La conectividad de la infraestructura de transporte es la base espacial para el desarrollo económico y los efectos de derrame y retroalimentación de la inversión en infraestructura de transporte (TII) se han convertido en un impulso para el crecimiento económico (EG). Sin embargo, la investigación existente no considera los efectos espaciales de TII en el EG bruto y los múltiples efectos de TII en las estructuras de EG. Para explorar las relaciones espaciales y las rutas funcionales entre TII y EG, se utilizó el modelo Durbin espacial (SDM) para analizar empíricamente el efecto de derrame espacial de TII en EG desde perspectivas geográficas y económicas basadas en datos de panel de 2007 a 2019 de 35 miembros y socios de la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos (OCDE+). Sobre esta base, se estableció un modelo de ecuaciones estructurales (SEM) para revelar los múltiples efectos mediadores de TII en EG. Los resultados muestran que (1) el método híbrido SDM-SEM puede modelar el efecto de derrame espacial y las rutas funcionales de TII en EG basadas en análisis teórico e investigación empírica; (2) según el análisis empírico del modelo SDM, el efecto de derrame espacial en países de altos ingresos de la OCDE+ muestra un efecto positivo bajo la distancia económica, mientras que en los países de ingresos medios altos tiene un efecto negativo; (3) un análisis empírico del modelo de ruta de función implica que TII en países de altos ingresos de la OCDE+ ejerce múltiples efectos mediadores y afecta principalmente a EG de forma indirecta mediante la estructura industrial (IS), y la tasa de contribución de la ruta de función clave FR3 es del 67,25%. Se proponen las siguientes sugerencias: (1) es necesario aumentar la intensidad de la inversión efectiva en la infraestructura de transporte, centrarse en los eslabones débiles de la infraestructura de transporte y prestar atención a la inversión en campos emergentes de los países de la OCDE+; (2) se requiere formular estrategias diferenciadas de TII de acuerdo con el desarrollo de los países de la OCDE+ con diferentes niveles de ingresos; (3) es necesario aprovechar al máximo el efecto de derrame espacial y los múltiples efectos mediadores de TII en EG y se debe optimizar la estructura de TII, para mejorar los beneficios económicos de TII.