水资源的有效利用是中国西北干旱地区经济社会发展的重要战略问题。利用带有非期望产出的数据包络分析方法测度2004—2015年中国西北干旱区水资源利用效率(ETE),并将其与未考虑非期望产出的水资源利用效率(TE)进行对比,发现ETE值要明显小于TE值,表明传统效率测度方法会高估效率水平;从时间演进来看,2004—2015年间,西北地区水资源利用效率呈快速上升趋势;西北5省区水资源利用效率的省际分布不平衡,陕西、青海、新疆的效率值接近最佳前沿面,甘肃和宁夏效率值低。采用α收敛法分析西北5省区水资源利用效率的收敛性,发现不仅无收敛趋势,反而呈发散状态,表明未来区域水资源利用效率差距将进一步拉大。借助Tobit模型分析西北地区水资源利用效率的影响因素,发现经济发展水平、产业结构、城镇化水平和水资源禀赋对水资源利用效率有正向影响,政府干预为负向影响。