在我国快速城镇化进程中,出现明显的“土地城镇化”过快现象,而城市空间的过度增长导致城市呈蔓延式扩张态势,由此引发了环境污染问题。环境问题又是我国实现高质量发展必须解决的问题。因此本文在现有研究的基础上,深度剖析了城市蔓延对大气污染影响的内在机理,并利用2003-2016年我国228个地级及以上城市面板数据作为样本,实证检验了城市蔓延对大气污染的影响,并进一步验证了汽车保有量在城市蔓延对大气污染影响中的中介效应。研究结果表明:（1）城市蔓延与大气污染之间具有显著的“倒U”型关系,但是,我国绝大部分城市是处于“倒U”的左侧,即城市蔓延会加剧大气污染,极少数城市能够越过拐点,起到缓解作用。（2）城市蔓延与汽车保有量之间也具有显著的“倒U”型关系,汽车保有量与大气污染之间具有显著的正向影响关系,汽车保有量在城市蔓延影响大气污染过程中起到部分中介作用;此外,在剥离汽车保有量的中介效应后,城市蔓延对大气污染的直接影响呈现“U”型关系,而该影响产生的直接效应要弱于中介效应。（3）城市蔓延对大气污染的影响会因为地区或城市差异产生影响,在大中城市中,城市蔓延所带来的污染影响更强;而对比东中西部得出,在东中部地区城市蔓延对大气污染会产生正向影响,并且东部要大于中部,而在西部地区城市蔓延对大气污染会产生负向影响。（4）通过分位数回归进一步得出,大气污染水平越高,城市蔓延的直接效应越强,而汽车保有量的中介效应越弱。最后,根据研究结论就如何缓解城市蔓延、降低大气污染提出若干对策建议。