城镇化快速发展背景下，城市自然资源国土空间格局转型引发了流域水生态环境的恶化。基于洞庭湖区岳阳、常德、益阳、荆州4个典型城市及其32个县域数据样本，借助遥感影像交互解译、GIS叠加融合、驱动指标分类提取等数据处理技术，通过土地利用动态度及转移矩阵计算分析城镇化进程中洞庭湖区“三生空间”格局演变的典型特征，并运用灰色关联度模型揭示国土空间格局演变的潜在驱动机制。研究表明：（1）1980—2020年洞庭湖区“三生空间”格局总体分布具有明显的水平地域分异和垂直梯度差异特征，生态空间主要集中在区域中部洞庭湖水域部分及东部、南部、西部的外围林地丘陵区，生产空间主要位于河网冲刷形成的湖滨平原区，生活空间呈点状零散穿插分布于生产、生态空间之中。（2）洞庭湖区各城市“三生空间”时空格局演变随城镇化发展逐渐剧烈，结构变化以城镇建设用地的增加和农业生产用地的缩减最为突出，功能转型体现为城镇生活空间侵蚀农业生产空间，农业生产空间挤占水域生态空间，以及农业生产空间向水域生态空间的回归；各类用地结构与功能转型在县域层面上的阶段差异性与地理协同性亦较为显著。（3）城镇化、工业化及农业现代化作为洞庭湖区“三生空间”格局演变的三大关键驱动力，加速了域内各城市的国土空间格局变化进程，是未来区域战略性生态环境治理及国土空间规划应重视的关键要素。研究内容可为洞庭湖区水网土地资源合理规划提供参考，引导大湖流域生态治理目标下的城镇化高质量发展。