Evaluar cómo los cambios en el uso del suelo afectarán los servicios ecosistémicos de producción de agua es particularmente importante para la gestión de recursos hídricos y la conservación de ecosistemas. En este estudio, se utilizaron el modelo InVEST y el detector geográfico para evaluar las funciones de servicio ecosistémico de agua de la cuenca del lago Ebinur y analizar su relación con los cambios en el uso del suelo. Los resultados muestran que en los últimos 25 años, el rendimiento de agua del área de estudio mostró una tendencia de un fuerte rendimiento al principio y luego uno más débil; hubo un rendimiento de agua relativamente grande en las regiones oeste y sureste de la cuenca. El orden de rendimiento de agua para diferentes tipos de uso del suelo es el siguiente: tierras forestales > pastizales > área de agua > tierras no utilizadas > tierras de cultivo > tierras de construcción. Después de 2010, la carga de salida de nitrógeno y fósforo aumentó; por lo tanto, la capacidad de purificación de agua se debilitó. Los principales tipos de uso del suelo en áreas que demuestran una gran tasa de cambio en la capacidad de purificación de agua en la cuenca son tierras cultivadas y tierras de construcción. Los cambios en los dos servicios ecosistémicos de agua estaban asociados con los cambios en el uso del suelo. Los resultados del análisis de geodetector validaron aún más esta conclusión. Este estudio propone un marco viable y replicable para las decisiones sobre el uso del suelo en cuencas ecológicamente frágiles. Este estudio no solo ayuda a obtener información sobre los patrones de crecimiento urbano en el área de estudio, sino que también ayuda a informar a diferentes partes interesadas en el uso del suelo.