La exploración de las variaciones espaciotemporales y los factores influyentes del rendimiento de los cultivos en las principales regiones productoras de granos es de gran importancia para mantener una agricultura estable y sostenible. Tomando como ejemplos las provincias de Henan y Heilongjiang, este estudio revela las características espaciotemporales del rendimiento de los cultivos a nivel de condado utilizando datos multisource sobre la economía, la sociedad y la geografía natural desde 2000 hasta 2021 y empleando métodos como los coeficientes de variación, elipses de desviación estándar y análisis de autocorrelación espacial. Además, se combinan modelos de detector geográfico y regresión ponderada geográficamente para explorar las diferencias en los factores influyentes significativos entre estas provincias y la heterogeneidad espacial de los coeficientes de regresión, respectivamente. Se obtienen los siguientes hallazgos: (1) El rendimiento de los cultivos en ambas provincias aumentó gradualmente, con diferencias notables en la tasa de crecimiento anual, la proporción y a nivel de condado. (2) El número de condados de alto rendimiento aumentó significativamente y su distribución espacial se volvió más concentrada, indicando un cambio notable en las principales regiones. (3) La correlación espacial general del rendimiento de los cultivos aumentó de manera constante, y la correlación espacial local pasó de una distribución aleatoria a una agregación gradual. (4) Hubo diferencias significativas en los factores influyentes, donde el entorno geográfico, los factores socioeconómicos y los factores de insumo afectaron a ambas provincias. En resumen, este estudio proporciona una referencia científica para que los gobiernos de todo el mundo formulen políticas de producción de alimentos racionales y efectivas, contribuyendo así a la seguridad alimentaria global y al desarrollo social sostenible.