石羊河流域地处我国西北干旱区和季风区边缘，流域内绿洲农业的快速发展导致水资源开发利用程度极高，生态环境脆弱，未来气候变化加剧了流域水资源的不确定性，对粮食安全与经济发展构成威胁。本文基于观测数据，评估第6次国际耦合模式比较计划（CMIP6）的11个气候模式在石羊河流域的模拟能力，用等距离累积分布函数法对气候数据进行降尺度，得到该流域的未来气候变化趋势。结果表明：（1）CMIP6模式数据在石羊河流域具有良好的适用性，多模式集合平均数据对石羊河流域降水和气温的模拟性能均优于其他模式。（2）未来不同情景下（2023—2100年），流域内降水量、气温和潜在蒸散发量均呈显著上升趋势，且随着辐射强迫增加而增大。（3）未来时期石羊河流域的干燥度指数整体减小，流域气候趋向暖湿化，且民勤盆地是流域内对气候变化最敏感的地区。研究结果对于石羊河流域应对气候变化、保障经济和农业可持续发展具有重要的参考价值。