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关于分工通过何种途径对城市群内的区域差异产生影响，已有研究主要对中心和外围间区域差异形成的原因进行讨论，认为生产效率、空间溢出效应、虹吸效应是形成中心和外围间区域差异的主要原因，并且发现空间外溢效应存在地理边界。
Henderson等（2008）从微观企业角度发现美国城市功能分工能够提高企业的生产效率。Audretsch等（2011）研究了德国城市的功能分工体系，发现城市间通过分工协作，能够提高创新效率，从而促进整体生产效率的提升。张若雪（2009）利用模型证明如果制造业从中心城市转移到外围城市，将会提高区域经济的增长率。柴志贤等（2016）从效率角度研究了产业分工对生产性服务业和工业的不同影响，发现产业分工能显著推动前者的效率增长，但对后者的效率存在抑制作用。齐讴歌等（2018）认为在城市群内产业分工演进过程中，中心城市与外围城市的全要素生产率会产生分化，主要原因是技术进步的作用而不是技术效率。
国外关于中心对外围影响的讨论可以追溯到佩鲁（1950）的增长极理论，该理论认为经济增长通常是从一个或数个“增长中心”逐渐向其他部门或地区传导，因此应选择特定的空间作为增长极以带动经济的发展。缪尔达尔（1957）运用循环累积因果理论解释了区域经济发展不平衡问题，认为中心城市与外围城市之间既有回流效应也有扩散效应，扩散效应是指发达地区的资金、技术、劳动力等生产要素向落后地区流动，促进落后地区的发展，从而缩小地区间经济发展差异。弗里德曼（1966）提出“核心—边缘”理论，阐述了核心区与边缘区之间的相互作用和扩散的理论。克鲁格曼（1991）在梳理前人理论的基础上，建立了两部门的“中心—外围”模型，认为集聚的力量来自规模经济。还有国外学者通过对特别区域的分析，考察了中心与外围之间的关系。Richardson H W（1976）发现中心城市的扩散作用发挥需具备一定条件，只有中心城市的技术创新能力、产业结构等跨过一定门槛之后，即只有在其成熟期才能拉动外围城市经济的发展。Hughes（1994）使用投入产出模型检验了华盛顿中心—外围的关系，发现外围区域对核心区域的影响较强，而核心区域对外围区域的影响力较弱。Henry等（1999）研究了美国和欧洲的城乡间作用，认为中心城市区的辐射作用强于回流作用。Burger等（2019）证明产业集聚的正外部性不仅仅局限于单个城市，而且能够使邻近的城市之间强化正向溢出效应，从而带来更大的规模效应。
中心对外围的溢出效应同样是我国区域经济学界的热点。一部分学者讨论了行政区域中心城市对外围区域经济发展的影响：柯善咨（2009）发现省会和地级中心城市对下级市县的经济增长有显著的回流效应。朱虹等（2012）对比北京和上海，发现北京以“虹吸”效应为主，上海以“反哺”效应为主。伴随着城市群和都市圈等新型城市结构的发展，以城市群和都市圈为地域范围的实证研究逐渐展开，多数研究结论显示中心城市发展对外围城市的经济增长呈现出正向溢出效应（金祥荣和赵雪娇，2016；王贤斌和吴子谦，2018）。
在对空间外溢效应的研究中，许多学者发现中心城市的空间外溢效应具有一定的地理边界。刘修岩（2008）提出地理因素在创新和技术外溢上具有重要的作用，区域和国家间的知识扩散的确存在，但扩散随着地理距离的增加而发生显著的衰减趋势。姚永玲和赵宵伟（2012）提出现代服务业则通过中心城市不断对腹地城市产生辐射，对邻近城市有较大影响。席强敏和李国平（2015）发现信息服务业在京津冀地区城市间的溢出仅体现在相邻城市之间。余泳泽等（2016）发现生产性服务业空间聚集对制造业生产效率提升的空间外溢效应表现较为明显，并且这种空间外溢效应会存在具有空间衰减特征的地理边界，其中省界对空间外溢效应的发挥具有一定的阻碍作用。程中华等（2017）认为生产性服务业集聚能够通过知识和技术的空间溢出对周围地区产生较强的空间外溢效应，进而显著提升周围地区的工业效率，而且这种空间外溢效应存在一定的区域边界。贺小丹（2020）提出中心高端生产性服务业的空间溢出效应随地理距离的增加呈衰减趋势，因而其辐射效应在空间上呈现层级差异性分布。孙晓露和闫东升（2021）发现长江三角洲核心区域空间外溢效应随距离增加呈现倒“U”型趋势。
在经济学中，用虹吸效应来解释特定区域优势吸引相关区域资源的现象。经济学家很早就开始思考“虹吸”问题，但早期城市间的运输成本较高，虹吸效应表现得并不十分显著。缪尔达尔（1957）在“循环累积因果理论”中提出落后地区的资金、劳动力会向发达地区流动，导致落后地区要素不足，发展缓慢，将其称为回波效应。Alonso（1964）建立了单中心城市模型，该模型将虹吸问题作为例外的情况考虑。Henderson（1974）开始关注城市之间的影响关系，认为外部经济和内部经济构成城市的“向心力”和“离心力”。
国内越来越多的经济学家使用虹吸效应来描述区域经济发展中资本、人才等生产要素向中心城市集聚的现象（宋方涛，2009；杜明军，2012；刘和东，2013）。部分学者认为京津冀城市群内北京对周边城市生产要素存在强大的虹吸效应，作为生产性服务业集聚地，北京凭借其特定的区域优势，对津冀两地的投资、消费、人才、资金产生强大的吸引力，导致形成“大树底下不长草”的两极分化现象（祝尔娟，2014；傅志华等，2015）。李建华等（2016）发现中心城市不可标准化的服务业对周边城市具有显著的虹吸效应，一线大城市周边地区的劳动力和资本在强大的引力下，不断地向大城市集聚。马茹和王宏伟（2017）认为城市群内中心城市凭借创新优势会加速创新资源的进一步集聚，中心城市虹吸效应导致的创新人才的区域差距是京津冀、长三角和珠三角三大城市群的共同难题。孙克等（2018）通过计算发现城市群中心城市生产性服务业对周边城市具有强大的虹吸效应，主要原因是区域中心城市处于规模扩张阶段，需要不断地从周边吸取发展资源。
已有文献在探讨区域差异形成原因时，将区域差异的形成原因归纳为产业差异、地理因素、区域发展政策、要素投入、基础建设等。早期对产业结构的讨论主要认为第二产业分布的不均衡性和部分地区制造业高度集聚是造成区域差异形成的主要原因，之后随着服务业的快速发展，城市群内新型产业分工与区域差异的关系也成为一个研究热点。
国外学者从地区产业结构差异的角度来解释地区经济之间的差距。Thirlwall（1966）通过建立一个关于英国地区间失业率差距的分析框架，得出各地之间失业率的差距是由不同地区存在不同的产业结构所造成的结论。此后Brechling（1967）、Bell（1981）、Chapman（1991）、Byers（1990）、Growneworld（1990，1991）等运用Thirlwall（1966）的分析框架研究了不同国家地区经济差距和产业结构之间的关系，认为产业结构与地区经济差距之间存在密切关系。
何雄浪和李国平（2007）则认为降低贸易成本有利于加快区域一体化进程，有利于产业集聚而形成专业化分工现象，但是会导致落后地区被锁定于传统产业，从而加大地区之间的差距。李胜会和冯邦彦（2008）以广东省为例，验证了第二产业在核心区域的集聚在拉动区域经济增长的同时导致核心区和边缘区地区差距的扩大。郑若谷（2009）认为制造业向优势地区集聚形成的地区制造业发展不平衡是我国地区经济差距扩大的重要原因，深入分析表明由于产业地区集中所形成的制造业规模不同和地区间全要素生产率差异是地区差距形成的主要原因。干春晖和郑若谷（2010）提出第二、第三产业的地区不平衡是地区经济差距的主要构成原因，因此必须促进中西部地区第二、第三产业的发展，提高落后地区的第二、第三产业的比重，促进产业的地区平衡发展。袁冬梅（2012）认为第二产业的不均衡布局是解释东部与西部地区发展差距的最主要因素，同时第三产业的影响力不断增强。
关于城市群内产业分工与区域差异关系的文献主要分为两类：一类探讨分工对城市群总体空间差异的影响，另一类探讨分工引起的中心和外围间的区域差异的变化。
第一类文献相对较少，但总体认为城市群内产业分工通过分工协作、优势互补能够实现资源的最优化配置，对城市群经济的发展产生规模效应。魏后凯（2007）认为城市群内的新型产业分工能够有效消除和缓解城市间的产业冲突，提升总体资源配置效率。王磊等（2016）以关天经济区为例进行研究，认为城市间的产业分工有助于提升城市间的经济联系。马燕坤（2016）在三大城市群对比分析的基础上通过实证分析发现三大城市群内产业分工与经济发展水平之间存在显著的正向关系。李伟军等（2015）以上海为例说明服务业的发展可以通过关联效应带动制造业的发展，两者之间具有产业关联效应，共同促进地区的经济增长。陈建军等（2016）探讨了生产性服务业与制造业协同集聚对城市生产效率的影响。刘胜（2019）发现城市群内产业分工具有削弱“行政区划壁垒”和加强“产城融合效应”两种作用，并通过这两种效应的发挥提高资源配置效率，促进城市群高质量发展。黎文勇和杨上广（2019）提出城市群产业分工通过互补效应、集聚效应、竞争效应、选择效应影响区域的全要素生产率，并且对外围城市全要素生产率的促进作用大于中心城市，因此有助于通过缩小中心与外围之间的生产率差异来推动城市群均衡发展。
第二类文献的研究结论主要分为两种。一些学者认为“中心—外围”的空间产业结构会引起中心和外围间的区域差异的扩大或者呈现倒“U”型关系，另外一部分学者则认为产业集聚不会引致区域差异扩大。
从理论研究来看，新经济地理学证实，产业集聚基础上形成的“中心—外围”空间结构与区域差异紧密相关。迪克希特和斯蒂格利茨（1977）在《垄断竞争与最优产品多样化》论文中引入规模报酬递增和垄断竞争，并构建了D-S模型。Krugman（1991）在D-S模型的基础上提出了“中心—外围”（CP）模型。“中心—外围”（CP）模型主要从微观经济主体角度探索经济活动空间集聚的循环积累过程，即一个最初具有对称结构的经济系统如何通过制造业人口的迁移内生地演化为工业核心区和农业边缘区，该理论成为新经济地理学的理论基础。Fujita、Krugman和Venables研究证实，在中心城市制造业集聚的基础上，中心城市的市场规模会不断扩大，并且在“价格指数效应”和“市场规模效应”的作用下，中心地区和外围地区间的区域差异会不断扩大。有学者对“中心—外围”和地区差距之间的关系进行进一步研究，认为该种分工格局与区域差异之间存在钟形的倒“U”型关系，即在地域分工初期，中心城市制造业高度集聚，与外围的区域差异不断扩大；随着经济一体化的发展，外围城市制造业水平逐渐提高；当区域经济一体化程度到达某一临界值时，区际差距开始缩小（Combes et al.，2008）。
新经济地理学对“中心—外围”产业空间结构的探讨主要是对制造业与农业之间的探讨，并未将生产性服务业纳入分析框架。随着经济和产业的发展，生产性服务业和制造业协同集聚的特征日益明显，尤其是在城市群范围内，逐渐形成中心城市以生产性服务业为主，外围城市以制造业为主的产业分工格局。一些学者在新经济地理学的基础上对这种新型的“中心—外围”产业分工格局进行研究，具有代表性的是Villar和Rivas（2001），在已有研究的基础上，将生产性服务业部门引入“中心—外围”，运用一般均衡分析框架，构建了新的“中心—外围”产业空间布局模式，但Villar和Rivas（2001）的研究主要是对分工模式进行了探讨，并未研究其对地区差距的影响。Guimaraes等（2000）通过对葡萄牙新建外资工厂的区位选择进行研究，发现其更倾向于选择经济发展较好和服务业集聚的中心城市，由此可能会扩大中心与外围之间的生产效率差异。
国内学者以CP模型为基础，对我国城市群内中心和外围间的区域差异进行分析。王小鲁（2010）提出中心城市对外围城市同时具有正的外部影响（外溢效应）和负的外部影响（虹吸效应），两种力量的合力决定经济圈内部是共同发展还是差距增大。赵勇和魏后凯（2015）、赵勇和齐讴歌（2015）研究发现城市群内功能分工与地区差距之间存在倒“U”型关系，即在拐点之前，地区差距会扩大，在拐点之后，地区差距会缩小。并且发现，政府干预在功能分工初期对地区差距扩大具有抑制作用，在拐点之后，对地区差距缩小具有抑制作用。冯剑（2018）以京津冀城市群为例，发现京津冀城市群在没有政府干预的前提下，空间功能分工与地区差距之间存在倒“U”型关系，且政府干预对地区差距有扩大作用。赵正等（2019）认为我国城市群普遍存在单极化发展，分工模式下中心城市甚至对次中心城市的发展产生了一定的挤压和屏蔽作用。周雪和李超（2020）以长江经济带内的城市群为研究样本，发现城市群空间功能分工与中心城市和外围城市间的地区差距之间存在倒“U”型特征，但不同城市群处于不同的发展阶段，有的处于差距缩小阶段，有的处于差距扩大阶段。兰秀娟和张卫国（2020）认为中心城市的扩散效应能够缩小两地之间的差距，中心城市发展到一定程度后，会产生扩散效应带动外围城市的发展。
与新经济地理学关于区域差异的理论截然相反，本地市场效应理论认为产业集聚不会引致区域差异扩大，这是因为两种理论模型对资本和劳动力等生产要素的条件设置不同。“中心—外围”模型假设高技能劳动力是唯一的生产要素，且能够跨地区流动，由于高技能劳动力对流入地货币外部性的形成和提升有很大的推动作用，因此，高技能劳动力的跨区域流动可以迅速扩大流入地和流出地之间的收入差距，这是“要素价格调整效应”（Head & Mayer，2004；范剑勇和张雁，2009）。本地市场效应模型假设存在资本和低技能劳动力两种生产要素，资本可以跨区域流动，而且利息归流出地劳动者所有，但低技能劳动力不能跨区域流动。在这种情况下，即使出现产业在空间上集聚的现象，也不会扩大地区间的收入差距，这是“产业结构的数量调节效应”（Davis & Weinstein，1999，2003；范剑勇，2010）。