能源是人类生存和发展的重要物质基础和动力来源，是关系国家经济命脉和国防安全的重要战略物资。山东省作为能源大省，是我国重要的能源产地和能源消耗地，在煤炭、石油、金属及非金属矿产资源方面有着得天独厚的优势，经济得到了飞速的发展。但是，我们需要清楚的认识到，经济的飞速发展是建立在大量消耗能源资源的基础上的，能源需求增长的同时也带来了环境污染问题，如何解决好巨大的能源需求和环境保护问题对于推动山东省经济社会可持续发展具有重要意义。因此，对环境约束下的山东省能源利用效率水平研究的意义重大。本文搜集了2006-2010年山东省及17地市的相应数据，构建了包含环境约束条件的数据包络分析（DEA）模型，对山东省及17地市的能源利用效率水平进行了实证分析，计算出了山东省及17地市五年来的相对效率值及排名，结果表明山东省的整体能源利用效率水平不高，各个投入指标和产出指标还存在相应的改进空间。分析完能源利用效率水平之后，又利用五年来相应的面板数据构建了面板数据模型，对影响能源利用效率水平的主要因素进行了分析，得出的结果表明：研究与实验发展（R&D）活动经费支出占GDP的比重、第一产业产值占比、第三产业产值占比的增加，会提高山东省及各市的能源利用效率值；而第二产业产值占比、各种油品消费量所占能源消费总量的比重和电力消费量占能源消费总量的比重的增加会降低山东省及各市的能源利用效率值。最后，根据分析的结果，提出了一些提高山东省能源利用效率水平的政策建议。