Dominar la distribución espacial de la capacidad de retención de agua y delinear científicamente el espacio ecológico para la conservación del agua son de gran importancia para la gestión de los recursos hídricos y de tierras regionales. En este documento, se propuso un marco de delimitación espacial ecológica para la conservación del agua, adecuado para áreas con escasez de agua. Se evaluó la capacidad de retención de agua del área de estudio en 1983, 1990, 2000, 2010 y 2016 utilizando el modelo InVEST Water Yield y el método de balance hídrico, respectivamente. Sobre esta base, se estableció un modelo de punto de inflexión flexible basado en el grado de contribución de las unidades funcionales. Luego se delimitó el espacio ecológico para la conservación del agua. El marco se aplicó a la delimitación de las áreas clave de conservación del agua en la provincia de Jilin, China. Los resultados mostraron que: (1) el patrón de distribución espacial de la conservación del agua en la provincia de Jilin disminuyó gradualmente de este a oeste. La diferencia espacial fue significativa. El valor máximo de conservación del agua en la provincia de Jilin fue de 730 mm. Desde 1983 hasta 2016, la conservación del agua, que representó el 75.71% del área, mostró una tendencia ascendente. La capacidad general de retención de agua mostró características de aumento general y declive local. (2) Desde la cantidad absoluta del efecto del cambio de unidad de área sobre la conservación del agua, la intensidad de mayor a menor fue: tierras forestales, tierras cultivadas, pastizales, tierras no utilizadas, edificios y agua. (3) El área de conservación del agua inferior a 474 mm representó más del 80% del área total de estudio. La capacidad general de retención de agua fue baja. El área de espacio ecológico de alta importancia para la conservación del agua se definió de manera integral como el 36.97%, que se distribuyó principalmente en el área de bosque natural de la montaña Changbai en el este y el sur de la llanura Song Liao. Por lo tanto, este estudio proporcionó un diseño básico de distribución espacial ecológica relativamente concentrada para los tipos de conservación del agua en diferentes niveles en la provincia de Jilin. Los resultados y conclusiones de este documento servirán como referencia para la evaluación de la conservación del agua y la gestión de los recursos naturales de la tierra regional.