目前,北部湾尚未形成具有较强实力的城镇群,各城市处在绝对集中发展阶段,相互间产业、交通、环境保护、资源利用等方面协作薄弱。北部湾城镇体系的空间优化将是其顺利应对挑战、充分抓住机遇,实现自身快速发展的有效途径。本文主要对北部湾城镇体系空间的规模等级、职能体系、空间结构、交通体系、基础设施五大方面进行研究,并通过这五个方面的特点确定文章主要通过引入城市首位律理论、空间引力模型以及其它修正方法进行优化思路的研究与分析。在对北部湾城市首位律的研究中,建立科学、合理的指标体系,完善分析研究过程；在探讨北部湾空间引力结构过程中,对引力模型中质量和距离两个参数进行重构和修正,并引入高速铁路给空间引力带来的时空缩短效应计算,对北部湾空间引力进行修正计算,最后得出城镇引力值,并根据引力值分析结果提出相应的空间优化思路和策略。研究结果表明：(1)北部湾城镇体系规模发展应是三核心联动式引导的点轴放射形态；(2)空间结构优化策略为：构筑“一核两区”三极发展,打造“两纵两横”轴网发展,重点建设一个节点城镇、多个重点城镇,为北部湾的全面发展形成有力跳板；(3)交通系统应该重点打通东西两侧,加快建设沿海出海通道,推进整体化交通网络。