以中国十大一级水资源区为核心研究区域，收集整理1960—2020年全国443个站点逐日气温（最高、最低、平均气温）和降水数据集及1982—2015年逐月/逐年GIMMS-NDVI数据；以量化27个极端气候指数和表征植被生长状况。运用趋势分析、地统计分析等方法，明晰区域间极端气候变化趋势和植被响应敏感性差异，得到以下主要结论：（1）1982—2015年整个研究区植被NDVI呈显著增加趋势，除松花江流域外，其余水资源区均呈增加趋势，其中黄淮海地区的增加趋势最明显；（2）极端高温指数多呈升高趋势，极端降水指数在研究区东部和中部呈上升趋势，在东北部呈下降趋势；（3）极端气温对NDVI的影响强于极端降水，不同水资源区对NDVI影响最大的极端气温指数不同，其中在松花江流域和辽河流域影响最大的指数为最高气温（TMAXmean），在西北诸河、黄河流域和东南诸河影响最大的指数为暖夜日数（TN90P），在海河流域、淮河流域、长江流域和珠江流域影响最大的指数为最低气温（TMINmean），在西南诸河影响最大的指数为日最低温度的极高值（TN_x）;（4）各水资源区NDVI对极端气候存在明显的滞后性，滞后时间多为1～3个月，其中西南和东南地区植被对极端气候具有2～3个月的响应时间。