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相对于集聚与经济增长关系的理论研究，对集聚与经济增长关系的经验研究则要丰富许多，实证研究所得结论也有所不同。在众多的经验研究中，为与本文的研究主题更为贴近，这里主要选取生产率这一衡量经济增长的指标，分别就支持、不支持和有条件支持集聚促进生产率增长的相关研究分别进行综述，同时对集聚与我国生产率增长关系的文献单独进行综述。
早期相关的经验研究主要关注地区和产业规模对于生产率的影响，它们主要用人口（或劳动力）数量来衡量地区或产业规模。Sveikauskas（1975）利用美国1967年标准都市统计区分产业数据对劳动生产率与人口规模的关系进行实证分析，其基本结论是地区规模每增加一倍，劳动生产率将会提升5.98％，验证了地区规模对生产率的正向作用。此后，Segal（1976）、Moomaw（1985）、Tabuchi（1986）、Fogarty和Garofalo（1988）等也以规模为主要代理变量，对经济集聚与劳动生产率的关系进行了检验，所得结果都在不同程度上支持了集聚经济对劳动生产率具有显著的正向影响。
当Ciccone和Hall（1996）提出用数量规模作为地区和产业集聚的度量存在问题，而经济活动的分布密度即每单位面积土地上承载的经济活动量更能衡量经济活动的集聚程度之后，很多学者又相继用经济活动密度作为集聚的度量对集聚的经济效应进行了检验。Ciccone和Hall（1996）首先利用美国的数据实证检验了经济密度与生产率增长之间的关系，发现一个地区的就业密度提高1倍可以使其劳动生产率提高6％。随后在另一项研究中，Ciccone（2002）利用法国、德国、意大利、西班牙和英国的数据进行分析，同样得出了就业密度越高，地区生产率增长越快的结论。Dekle和Eaton（1999）、Harris和Ioannides（2000）、Ottaviano和Pinelli（2006）分别运用日本、美国、芬兰的数据进行研究，结果发现用经济活动密度表征的集聚经济对地区和产业的劳动生产率均有着显著的促进作用。
也有少量研究通过考察地区产业结构的外部性来检验集聚与生产率之间的关系。Moomaw（1983）使用美国大都市区两位数制造业数据的研究证实了地方化、城市化两种集聚经济同时存在。Nakamura（1985）基于日本的数据，Henderson（1986）则以美国和巴西作为研究样本，对地方化经济与城市化经济的影响进行了检验，他们都以城市的就业人数代表城市化经济，以产业的就业人数代表地方化经济，通过估计具体制造业的生产函数，所得结果发现多数产业存在地方化经济，而少数产业中存在城市化经济。Capello（2002）基于意大利米兰一组高科技企业样本，利用生产函数方法对城市化经济和地方化经济对企业要素生产率的作用进行了分析，发现地方化经济和城市化经济对生产率增长都发挥了重要的作用，但前者的影响要较后者显著。Forni和Paba（2002）、Desmet和Fafchamps（2003）进行类似研究所得的结论也认为，对于大部分制造业产业而言地方化和城市化经济都会促进生产率增长。
此外，一些采用其他方法度量聚集经济的研究也得到了类似的结论。Braunerhjelm和Borgman（2006）运用瑞典1975～1999年的数据，经验检验了聚集经济对劳动生产率的影响，发现以EG指数度量的聚集经济与劳动生产率显著正相关。Brulhart和Mathys（2007）在对Ciccone和Hall（1996）模型进行动态化处理的基础上，运用系统广义矩方法估计了欧洲各地区的产业集聚水平与劳动生产率之间的关系，发现产业集聚与生产率增长之间呈现长期的正相关关系，并且这种聚集效应随时间推移而逐渐增强。
虽然大多数经验研究表明集聚对生产率增长有促进作用，但也有部分经验研究发现集聚与生产率增长之间的正相关关系并不显著。Carlino（1979）的研究发现，人口规模的扩大不利于生产率的提高，人口规模对生产率的这种负向影响说明很可能存在着聚集的不经济。Jones（1995）对OECD国家的经济增长率与各个国家劳动力数量之间的关系进行研究，结果也发现经济增长率并不与劳动力数量成正比，反而存在不变或递减的关系。当使用经济活动密度来度量集聚经济时，一些研究所得结论也依然不支持集聚对生产率增长的促进。Beeson（1987）选取美国制造业州一级数据，用两阶段估计方法检验集聚经济和生产率的关系，结果并没有发现二者之间有明显的相关性。Bode（2004）对Ciccone和Hall（1996）的理论模型扩展后，基于德国数据的研究发现，经济集聚对劳动生产率几乎没有什么促进作用。Rice和Venables（2004）在研究20世纪90年代后期英国地区间的收入差距时发现，即使工资收入对人口密度的弹性系数为2.8％，但劳动生产率与人口密度的正相关关系却不显著。Midelfar（2004）在分析挪威地区间收入差距的类似研究时也发现，劳动生产率与人口密度并没有表现出显著的正相关关系。Bautista（2006）基于墨西哥32个州1994～2000年的数据，用每平方公里的人口数来表征集聚经济，在使用工具变量方法解决集聚经济的内生性问题基础上，研究发现聚集经济对于经济增长的影响并不显著。
极少数文献通过对集聚与生产率增长的非线性关联研究，得出有条件支持集聚促进生产率增长的结论。Arup（1999）以印度的电器设备和棉花纺织产业为例，检验了外部集聚经济与产业效率之间的关系，发现以城市规模表征的集聚经济对产业技术效率有正向的促进作用，但是当城市规模达到一定程度之后，规模不经济的效应表现得较为明显。Futagami和Ohkusa（2003）通过产品多样性角度研究市场规模对经济增长率的影响，发现两者之间存在倒U型关系，经济规模偏小和偏大都不利于经济的快速增长，而中等规模的经济增长率最快。Gopinath等（2004）利用美国制造业行业数据的研究也发现集聚和生产率增长之间呈倒U型二次关系，当生产率在一定范围之内，集聚促进生产率的提高，而当生产率超过某一临界值集聚则阻碍生产率的提高，这进一步证明了集聚的经济效应呈现非线性的特征。
另外，少数考察集聚经济外部性与生产率增长之间关系的研究，所得结论也表明集聚与生产率增长之间仍存在一定的不确定性。Glaeser等（1992）利用美国的数据进行研究，结果发现竞争、多样性都会促进创新和工业增长，而专业化却阻碍了工业的进一步增长。Usai和Paci（2003）使用意大利地方一级劳动力数据的研究也表明，多样性对增长有正的影响而专业化对增长有负的影响。有关其他国家的一些研究也得出了类似的结论（Peri，1992；Bradley和Gans，1996；Cainelli和Leoneini，1999；Soest等，2002）。而与之不同的是，Lucio等（2002）利用西班牙26个制造业分支行业1978～1992年的数据进行研究，结果发现多样化和竞争效应对劳动生产率的影响不明显，而专业化对劳动生产率的影响则呈U型。随后，Henderson（2003）的研究使用全要素生产率作为生产率增长的指标，发现地方化和经济绩效正相关，而城市化对于高收入水平国家的生产率增长是不利的。Cingano和Schivardi（2004）的类似研究也发现专业化和规模对全要素生产率增长有显著的正影响，但是竞争和多样性对全要素生产率增长的影响却不显著。
近年来，也有少数学者基于中国的数据实证分析了集聚经济与劳动生产率或经济增长之间的关系。罗勇和曹丽莉（2005）基于电子及通讯设备制造业数据的研究发现，产业的EG集聚指数和工业总产值之间高度正相关。张妍云（2005）用就业密度作为集聚的度量指标，通过最小二乘方法进行估计，结果发现工业集聚能够带动全员劳动生产率的提高。范剑勇（2006）使用中国2004年地级城市和副省级城市的数据，用就业密度来衡量产业集聚水平，实证分析了产业的集聚与劳动生产率之间的关系，研究结果发现中国大陆地区非农产业劳动生产率对非农就业密度的弹性系数为8.8％左右，非农产业的空间集聚效应估计值高于现阶段欧美国家的水平。陈良文、杨开忠、沈体雁和王伟（2008）利用北京市2004年经济普查数据，从经济集聚密度的视角对北京市内的劳动生产率差异进行研究，结果发现劳动生产率与经济密度之间存在显著的正向关系，劳动生产率对单位面积上产出和单位面积上就业的弹性分别为11.8％和16.2％，高于欧美国家4％～5％的水平，这一研究结论再次验证了集聚经济效应的存在。章元和刘修岩（2008）运用中国城市的面板数据，对经济集聚与经济增长之间关系进行实证检验的结果也发现，经济集聚对城市人均GDP的增长速度具有显著的正向影响。赵伟、张翠（2008）利用两位数水平的中国制造业行业数据，实证考察了制造业区域集聚与全要素生产率增长之间的关系，发现无论是数据层面的分析还是经验层面的检验，均表明制造业区域集聚的全要素生产率提高效应明显可鉴。
虽然从经济规模和经济活动密度角度考察集聚与生产率或经济增长关系的相关文献基本都支持集聚促进中国生产率或经济增长的结论，但从集聚经济外部性角度进行相关研究所得的结论却表现出一定的不确定性。例如，Batisse（2002）使用1988～1997年间中国29个省市30个工业产业的面板数据进行实证研究，发现产业外部工业环境的多样性和产业内的竞争度有利于产业的增长，但产业专业化对增长的效应为负。Gao（2004）运用实证方法检验了各种区域经济理论在中国产业发展中的实践意义，研究发现，由地方化经济、地方产业竞争度与产业多样性构成的技术外溢中，地方竞争度有利于地方产出的增长，而地方化经济、多样性对产业增长并没有促进作用。薄文广（2007）利用1994～2003年中国29个省市区25个行业的面板数据进行实证研究，结果发现，专业化水平与产业增长之间存在着负向关系，而多样化程度与产业增长之间存在着一种非线性关系，产业多样化水平对经济增长的作用在很大程度上取决于产业的性质以及产业的地理区位。