分析城市创新要素耦合协调度对推动创新驱动发展具有重要意义。以中国246个城市为样本,采用耦合协调度模型、Dagum基尼系数、Kernel密度估计和收敛模型,研究了2009—2021年全国及四大区域城市创新要素耦合协调度的时空演变特征、区域差异情况及收敛效应。结果表明:第一,全国及四大区域的城市创新要素耦合协调度呈上升趋势,空间分布上呈现东高西低的特点;第二,全国及四大区域的组间差异和组内差异均呈缩小趋势,区域间差异是导致区域空间发展失衡的主要原因,全国及四大区域中创新要素耦合协调度较低的城市占比较大,不均衡性特征显著,且绝对差异呈逐渐扩大趋势;第三,全国、东部、中部、西部地区的城市创新要素耦合协调度存在σ收敛,全国及四大区域均存在β收敛,不同区域呈现出不同的空间效应与收敛周期,且经济发展水平、产业结构、金融发展水平、对外开放水平、政府支持、教育投入等因素对城市创新要素耦合协调度变化率的影响具有显著的异质性。研究可为促进全国及四大区域创新发展协调推进、精准施策以优化创新要素布局,以及推动国家创新驱动战略实施提供有力支撑。