برنامه ریزی شهری از گذشته تا به امروز بیشتر بر اساس توجه به عوامل کالبدی پیش رفته است تا جایی که اساس برنامه ها و طرح های شهرسازی و برنامه های شهری را عمران شهر و فضاهای کالبدی, تحت تاثیر خود قرار داده است. شهر محصول روابط و مناسبات پیچیده اقتصادی و اجتماعی است و ناهمگونی های فضایی آن بازتاب فرایندهای در هم بافته فرهنگی-اجتماعی و سیاسی-اقتصادی در طی تاریخ در بستر طبیعت بوده است. شناخت الگوی رشد فضایی شهرهای اصلی مناطق و کشورها، برای تدوین سیاست های مناسب و دستیابی به توسعه پایدار امری اساسی است. دستیابی به این مهم نیز نیازمند استفاده از روش ها و ابزارهای مناسب و پیشرفته می باشد. این مقاله باهدف مطالعه رشد و توسعه فضایی شهر گرگان با استفاده از مدل های تحلیل فضایی و تکنیک های مربوط به خودهمبستگی فضایی با استفاده از GIS نگارش یافته است. بر این اساس به منظور تحلیل توسعه فضایی شهر گرگان فرضیه پژوهشی مطرح شد و به روش توصیفی-تحلیلی ارزیابی شد. بر این اساس از روش های مختلف آمار فضایی و تکنیک های خودهمبستگی فضایی ازجمله تحلیل خوشه بندی، ضرایب موران و گری، G عمومی، تحلیل لکه های داغ استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که شهر گرگان، الگوی رشد تصادفی متمایل به خوشه ای را با شکل گیری دو لکه داغ در بخش جنوب و شرق شهر و یک لکه سرد در بخش شمال تجربه نموده است.