【目的】研究黄河流域国家级自然保护区生态系统服务功能的时空变化特征，为制定有效的生态保护策略提供科学依据。【方法】以黄河流域国家级自然保护区为研究对象，采用InVEST模型，分析并评估其水源供给、土壤保持、碳储存和生境质量4项生态系统服务功能。【结果】（1）2000—2020年，黄河流域国家级自然保护区的水源供给量和平均生境质量指数呈现出先减少后增加的变化，土壤保持量表现为逐期下降，碳密度随着时间的推移先增加后减少。降水和土地覆被变化是影响生态系统服务功能变化的主要因素。（2）受黄河流域地区城市化快速发展的影响，国家级自然保护区的综合生态系统服务功能随时间推移逐渐减弱，在空间上表现为从黄河流域上游向下游逐渐增强。【结论】面对黄河流域的复杂生态环境风险问题，建议强化全流域的水资源管理，合理开发利用土地资源以提高土地利用效益。注重植被保护和自然恢复，完善全流域的生态补偿机制，并采取因地制宜的保护措施。通过这些措施，以促进区域生态环境和经济社会协调可持续发展。