随着我国城市化、工业化的迅速发展，能源消费量也大幅度增长，能源短缺成为制约经济进一步发展的瓶颈因素。与此同时，能源消费带来严重的环境污染问题无疑加剧了能源资源、环境与经济发展之间的矛盾。节约能源、提高能源效率成为保障国家能源安全、保护环境、实现经济可持续发展的必然选择。因此，科学客观的测评各省区在环境约束下的能源效率、探讨能源效率的区域差异以及各影响因素对能源效率的作用机制，对于因地制宜的引导各地区实现节能减排目标有重要的战略意义。本文采用SBM方向距离函数，基于1996-2010年的统计数据，对环境约束下中国各省区能源效率进行测算与比较，并对无效率来源进行分解。在此基础上分别基于时间序列及面板数据的计量经济方法研究了技术进步、结构变动、环境管制等因素对能源效率的影响。结果表明：尽管样本期间中国整体能源效率水平在不断提升，但仍存在一定的能源利用无效率，能源资源利用水平低、环境污染高排放是其主要原因；各地区间、区域间能源效率存在较大差异：东部沿海地区能源效率最高，东北老工业基地与中部地区次之，西部地区能源效率最低；对造成能源效率差异的原因进行分析发现除环境因素外，能源投入利用水平低是制约东北老工业基地和中部地区效率提升的主要瓶颈因素，而经济产出水平则制约了西部地区效率水平的提高；能源价格改革、产业结构提升、能源消费结构优化和环境治理程度的提高都有利于提高能源利用效率，而资本深化则会对能源效率产生负面影响。