La posible influencia de los cambios climáticos globales en la producción agrícola se está volviendo cada vez más significativa, lo que requiere una mayor atención para mejorar la producción agrícola en respuesta al aumento de las temperaturas y la variabilidad de las precipitaciones. Como una de las principales áreas productoras de trigo de invierno en China, se analizaron en detalle las características de distribución temporal y espacial de las precipitaciones, la temperatura acumulada y el rendimiento real y el rendimiento climático del trigo de invierno durante el período de crecimiento en la provincia de Shanxi. Con la utilización de datos meteorológicos diarios recopilados de 12 estaciones meteorológicas en la provincia de Shanxi entre 1964 y 2018, nuestro estudio analizó el cambio en el rendimiento del trigo de invierno con el cambio climático utilizando GIS combinado con análisis de wavelet. Los resultados muestran lo siguiente: (1) La temperatura acumulada y las precipitaciones son los dos factores limitantes más importantes entre los principales factores físicos que impactan el rendimiento. Basado en el análisis del detector geográfico ArcGIS, la correlación entre el rendimiento real del trigo de invierno y las precipitaciones durante el período de crecimiento fue la más alta, alcanzando 0.469, y el rendimiento meteorológico y la temperatura acumulada durante este período también alcanzaron su valor máximo de 0.376. (2) Las regiones con precipitaciones y temperaturas acumuladas más adecuadas durante el período de crecimiento del trigo de invierno en el área de estudio tuvieron rendimientos reales de trigo de invierno relativamente altos. En general, el rendimiento real promedio de toda la región mostró una tendencia creciente significativa a lo largo del tiempo, con una tendencia ascendente de 47.827 kg ha por año. (3) El coeficiente de variación del rendimiento climático del trigo de invierno fue relativamente estable entre 2008 y 2018. En particular, hubo muchos años de reducción continua en los rendimientos del trigo de invierno antes de 2006. Después de eso, el impacto del cambio climático en los rendimientos del trigo de invierno se volvió menor. Este estudio amplía nuestra comprensión de las complejas interacciones entre las variables climáticas y el rendimiento de los cultivos, pero también proporciona recomendaciones prácticas para mejorar las prácticas agrícolas en esta región.