汉江流域是南水北调中线工程重要的水源涵养区和生态屏障区，研究其生态系统产水服务功能的时空变化及影响因素对实现汉江流域高质量持续调水和生态环境保护具有重要意义。本研究基于Google Earth Engine云平台多源异构数据以及气象、土壤等资料作为输入，采用InVEST模型产水模块和情景分析法估算和阐明了2001—2019年汉江流域产水量及其时空变化特征，并探讨了降水和土地利用变化对汉江流域产水量的影响。结果表明：（1）2001—2019年，汉江流域产水量先增加后减少，不同时期流域产水深度空间格局基本一致，呈中北部低、西南部及东南部高的空间分异特征；全流域产水深度以增加为主，增加区域集中于丹江口以上流域，减少区域主要在唐白河流域。（2）子流域尺度上，丹江口以上流域对全流域产水量的贡献最高，是汉江流域主要产水区，唐白河流域的贡献最低。（3）城镇与建成区、裸地和草地平均产水深度最大；稀疏森林、农田和郁闭森林是流域产水的主要贡献地类，三者提供了汉江流域产水总量的90%；平原区产水深度最高，较低中山区产水深度最低。（4）2001—2019年间，降水变化和土地利用变化对产水量变化的贡献率分别为94%和6%，表明降水变化对产水量的影响更显著，土地利用变化的影响较小。研究结果可为汉江流域科学合理推进退耕还林（草）工程、水源地生态环境可持续发展提供科学依据。