近百年来京津冀地区社会经济快速发展、城市化进程加快、农田扩张、用水需求提高，叠加气候变化，导致区域水资源衰减和供需严重失衡；近年来大规模调水、节水、产业结构调整等缓解了水资源衰减和供需失衡状态；未来低碳、绿色发展以及应对全球变化，京津冀地区社会经济、生态环境将面临极大的调整，水资源演变情势、供需结构和安全保障将面临一系列新的挑战。本文将京津冀地区水文情势及水资源供需演变划分为三个阶段，系统分析历史不同阶段水资源演变“S型”曲线形成及驱动机制，阐述低碳、绿色发展以及应对气候变化对水资源供需格局转变的影响，提出促进当地水资源恢复能力的水循环机理以及提升应对极端气候变化的水资源保障能力研究途径，为京津冀地区乃至其他缺水地区水资源可持续利用提供科学支撑。