近年来,我国政府连续高度重视农业发展与粮食生产,相继出台了一系列措施进行保障。在我国,粮食主产区在确保粮食丰收和有效供给中发挥不可替代的作用,若是粮食主产区出现了问题,势必会危及到国家粮食安全以至于社会稳定。众所周知,粮食主产区的产粮能力受多方面因素的影响,这其中最重要的无疑是农业基础设施中农田水利设施的投入使用情况。为了全方位认识近年来我国粮食主产区农田水利设施的投资发展变化,本文在借鉴大量相关国内外文献研究成果的基础上,对粮食主产区农田水利设施投资现状进行了总结和分析,结果发现我国粮食主产区依然面临着资金投入不足、资金投向不合理以及产权制度不健全等问题。接着文章运用修正三阶段DEA模型和Malmquist指数模型分别对粮食主产区农田水利设施的投资效率进行了静态和动态分析,在进行静态分析时采用修正三阶段DEA模型是为了消除环境因素和随机误差的影响。分析结果显示13个粮食主产区的农田水利设施投资效率均得到了提升,但仍然具有较大上升空间,其中河北、江苏、安徽、内蒙古4省受环境因素影响的程度较大,除了黑龙江外,其他12个地区的农田水利设施投资效率都在向提高的方向发展。为了提高我国粮食主产区农田水利设施的投资效益,提高主产区农田水利设施投资的有效性,文章在前文分析粮食主产区农田水利设施投资现状和所面临问题,以及对投资效率进行测度的基础上,以东北部黑龙江、东部河北、中部江西、西部内蒙古自治区为例,对提高粮食主产区农田水利设施投资效益的方法进行了建议归纳。