从地级市层面出发，将废水排放量和工业烟(粉)尘排放量作为非期望产出指标，利用DEA模型测算2009~2014东北三省35个地级市的全要素生产率(TFP)，计算能源目标投入量与实际投入量之比，测算东北三省真正全要素能源效率(TFEE)；通过 Malmquist 指数分解得到全要素能源效率的内部影响因素；基于Tobit模型分析全要素能源效率的外部影响因素。结果显示：东北三省中黑龙江省的全要素能源效率最高，吉林省次之，辽宁省最低；部分城市的全要素能源效率与全要素生产率差距较大；纯技术效率变动和规模效率变动对东北三省能源效率有显著正影响，技术进步影响不显著；第二产业比重、第三产业比重对东北三省能源效率有负影响，工业所有制结构对东北三省能源效率有正影响。