提升国家创新体系的整体效能是驱动经济高质量发展的重要举措，也是党的二十大提出的重要目标任务，如何通过优化创新生态提升国家创新体系效能是建设中国式现代化科技强国面对的时代问卷。基于复杂系统观和创新生态观，以31个主要经济体为研究样本，使用QCA组态分析方法，从多个层面发掘国家创新生态与效能之间的复杂关系：识别出3个促进国家创新体系（NIS）产生高创新效能的单一必要条件，分别是营商环境、人力资本及研发投入水平、产学研合作及知识吸收表现；识别出促进国家创新体系效能提升的4条路径：场景驱动式生态培育路径、跨界融合式组合创新路径、市场驱动式“资”“智”融合路径、合作吸收式开源开放路径；识别出制约国家创新体系效能的3种模式：路径锁定型模式、基础薄弱型模式和环境改善型模式。根据研究结果初步探讨了中国式现代化国家创新体系建设的外部表现、现实起点和优化路径。研究发现及结论对立足新时期我国国家创新体系的要素禀赋，继而以效能提升为目标，以生态化、系统化措施逐步优化各条路径具有重要的理论与实践启示。