La dinámica de la eficiencia en el uso de carbono y agua de las plantas y sus respuestas a la sequía son cruciales para el desarrollo sostenible de entornos áridos y semiáridos. Este estudio utilizó análisis de tendencias y análisis de correlación parcial para examinar la eficiencia en el uso de carbono (CUE) y la eficiencia en el uso de agua (WUE) de la vegetación de Mongolia Interior desde 2001 hasta 2020. Se utilizaron datos de MODIS para la productividad primaria bruta (GPP), la productividad primaria neta (NPP), la evapotranspiración potencial (PET), la evapotranspiración (ET), el índice de severidad de sequía (DSI) y el tipo de planta. Se observaron tendencias alteradas para la sequía durante 2001-2020 en el área de estudio. Los resultados revelaron que el 98.17% de la tendencia de sequía del área de investigación fue de seca a húmeda y el 1.83% fue de húmeda a seca, y las regiones con disminución de sequía estaban ampliamente dispersas. En 2001-2020, el CUE en Mongolia Interior disminuyó en un 0.1%·año-1, mientras que el WUE se redujo en 0.008 g C·mm-1·m-2·año-1, pero el cambio total no fue significativo. El CUE disminuyó de oeste a este, mientras que el WUE aumentó de suroeste a noreste. El DSI y el CUE tuvieron la conexión negativa más alta, representando el 97.96% del área de la cuenca, y el 71.6% pasó la prueba de significancia. Los coeficientes de correlación del DSI y el WUE fueron espacialmente opuestos a los del CUE y el DSI. En total, el 54.21% de la cobertura vegetal mostró una conexión negativa con el DSI. El CUE y el WUE de los diferentes tipos de vegetación en Mongolia Interior estaban negativamente correlacionados con el índice DSI, excepto por las praderas (GRA). La sequía en Mongolia Interior influyó principalmente en el CUE de los diferentes tipos de plantas, que tuvo una correlación negativa más alta que el WUE. Los hallazgos del estudio pueden informar la investigación sobre el cambio climático en los ciclos de carbono y agua de Mongolia Interior.