不断缩小区域经济差异，增强区域发展平衡性，是中国实施区域协调发展战略的应有之义。本文融合夜间灯光数据与GDP统计数据构建实际经济指数（GEI），运用泰尔指数、尺度方差模型和空间过滤模型对2000—2020年中国区域经济差异时空演变进行了多尺度分析。研究发现：(1) 2000—2020年中国区域经济绝对差异逐年扩大，但相对差异整体趋于缩小；(2)不同区域划分下，中国区域经济尺度方差均呈现出市级县级省级大区域的递减格局，市级的尺度方差增幅最大且贡献率最高，缩小市间差异是缩小中国区域经济差异的关键；(3) 2000—2020年空间自相关对中国区域经济差异的贡献率由23.804%提高至26.079%，不考虑空间自相关因素会导致对中国区域经济差异的高估；(4)空间自相关对区域经济差异的影响具有尺度敏感性，空间尺度越小，区域经济差异对空间自相关的敏感性越强。经空间过滤后，即剔除空间自相关因素后，中国区域经济差异由市间差异最大变为县域间差异最大；(5)人力资本、产业结构、消费规模、财政分权对中国实际经济指数的影响显著为正，但这些因素对中国区域经济差异的影响存在明显的区域异质性。本文可为中国实施区域协调发展战略提供多尺度、精细化、差异化的决策参考。