本文利用国家气候中心提供的743个站的逐日降水和逐日气温资料,选取陕西、甘肃、青海、新疆和宁夏5省(区)内资料年代长度大于40年的166个气象站的资料,通过百分位法对西北地区极端降水和极端气温的阈值进行定义,并进行计算西北区年和各季节的降水、极端降水强度、频率、极端最高(最低)气温的有效天数,同时利用西北地区农业气象观测站主要农作物的物候期资料,选择棉花、春玉米、夏玉米、冬小麦、春小麦五种主要农作物物候期资料长度大于等于20年的40个站次的资料集,采用数理统计方法对其20多年来的变化特征进行分析。结果表明:(1)近54年来中国西北5省(区)总降水量在减少,极端降水量没有明显的变化趋势,但有一定的阶段变化特征,年极端降水的频率在增强,极端降水强度有弱的上升趋势。(2)西北地区近54年来大于等于35℃以上的高温天数变化趋势不明显,大于等于30℃以上的高温天数在增加,小于等于0℃的天数在迅速减少,小于等于-20℃的低温天数减少的趋势更小;小于等于-30℃的低温天数基本没有变化;极端最高气温出现天数在增加;极端最低气温的有效天数有减少的趋势。(3)近20多年来西北地区棉花的平均播期都在不同程度的提前,大部分棉花停止生长期的日期都在推迟,生育期在延长。(4)西北地区春小麦的播期各地变化表现没有一致性的规律,青海大部和新疆的部分地区表现为推迟,甘肃、宁夏和新疆大部分地区春麦区播期在提前;春小麦成熟期绝大多数站一致性地表现为提前,春小麦生育期的变化没有表现出一致性的规律。(5)近20多年来西北大部分地区冬小麦的播种期在推迟,冬小麦的返青期没有表现出一致性的规律,成熟期均一致性地表现为提前;西北大部分地区冬小麦返青-成熟期间的天数在缩短,但部分地方冬小麦返青-成熟期间的天数在延长。(6)近20多年来甘肃春玉米播期在提前,而新疆春玉米的播期基本没有变化,成熟期都有不同程度的提前,但提前的趋势都不明显。(7)陕西的夏玉米播期在推迟,新疆的在提前。(8)甘肃和陕西近20多年来棉花播期极端偏早的年份主要分布在1996年以后,播种极端偏晚的年份大多分布在1996年以前,新疆5个站棉花极端播期分布的相对均匀。甘肃棉花停止生长期极端最早年主要出现在1998年以前,极端最晚年分布主要表现为2000年以来居多。陕西棉花停止生长期极端最早年主要出现在上世纪90年代,极端最晚年分布比较均匀,极端最短生育期主要出现在上世纪90年代,而极端最长生育期以2000年以来较多。新疆棉花停止生长期极端最早年以2000年以来居多,极端最晚年大都出现在上世纪90年中期以后,新疆五个站棉花极端最短生育期大都出现在上世纪90年代中期以前,而极端最长生育期则以上世纪90年代中期以后较多。