En medio de los persistentes desafíos globales de seguridad alimentaria, la utilización eficiente de los recursos de tierras cultivadas se ha vuelto cada vez más crítica, ya que optimizar la Eficiencia de Utilización de Tierras Cultivadas (CLUE) es fundamental para garantizar el suministro de alimentos. Este estudio introdujo un índice de utilización de tierras cultivadas (CLUI) basado en la Cobertura Vegetal Fraccionada (FVC) para evaluar las variaciones espacio-temporales en la CLUE de la provincia de Henan. Se utilizaron la pendiente de Theil-Sen y la prueba de Mann-Kendall para analizar las variaciones espacio-temporales de la CLUE en la provincia de Henan desde 2000 hasta 2020. Además, utilizamos un algoritmo genético optimizado de Red Neuronal Artificial (ANN) y un modelo de Bosque Aleatorio (RF) basado en optimización por enjambre de partículas para evaluar la influencia integral entre la topografía, el clima y las actividades humanas sobre la CLUE, incorporando valores de Explicaciones Aditivas de Shapley (SHAP). Los resultados revelan lo siguiente: (1) Desde 2000 hasta 2020, la CLUE en la provincia de Henan mostró una tendencia general al alza, con una fuerte heterogeneidad espacial en varias regiones: las áreas centrales y orientales mostraron generalmente un declive, la región norte se mantuvo estable con ligeros aumentos, la región occidental experimentó un crecimiento significativo, mientras que el área sur exhibió fluctuaciones complejas. (2) Los factores naturales y económicos tuvieron impactos notables en la CLUE de la provincia de Henan. Entre estos factores, la población y los factores económicos jugaron un papel dominante, mientras que la temperatura media ejerció un efecto inhibidor sobre la CLUE en la mayor parte de la provincia. (3) Los factores que influyeron en la CLUE variaron espacialmente, con los impactos de la actividad humana siendo más concentrados, mientras que las influencias topográficas y climáticas fueron relativamente dispersas. Estos hallazgos proporcionan una base científica para la gestión de tierras y la formulación de políticas agrícolas en las principales áreas productoras de granos, ofreciendo valiosas ideas para mejorar la CLUE regional y promover el desarrollo agrícola sostenible.