A medida que avanza el crecimiento industrial y urbano, el desafío del decrecimiento de la población rural se ha vuelto más pronunciado, afectando las funciones rurales. El noreste de China es un ejemplo en este estudio, y se construye un sistema de índice de evaluación de funciones rurales basado en cuatro dimensiones: producción agrícola, desarrollo económico, seguridad social y conservación ecológica. La heterogeneidad espaciotemporal del impacto del decrecimiento de la población rural en las funciones rurales se cuantifica en este estudio utilizando autocorrelación espacial bivariada y regresión ponderada geográfica y temporal (GTWR). Los resultados muestran que, de 2000 a 2020, la población rural en la mayoría de los condados del noreste de China disminuyó, mientras que las funciones de producción agrícola, desarrollo económico, seguridad social y conservación ecológica tendieron generalmente al alza. Según el modelo GTWR, el efecto positivo de la densidad de población rural en la producción agrícola se debilitó con el tiempo, promoviendo ligeramente la seguridad social y continuando inhibiendo la conservación ecológica. En contraste, el efecto de apoyo del tamaño promedio de la población rural en el desarrollo económico se fortaleció, su efecto inhibitorio sobre la ecología disminuyó y ligeramente inhibió la seguridad social. Si bien el decrecimiento de la población rural promovió generalmente el desarrollo agrícola, el crecimiento económico, la seguridad social y las mejoras ecológicas, su impacto positivo en el desarrollo agrícola disminuyó con el tiempo, y los efectos de promoción sobre la seguridad social y la conservación ecológica se convirtieron parcialmente en inhibición después de 2020. Se presentan recomendaciones de políticas en este documento, proporcionando una sólida base científica para el desarrollo sostenible de las áreas rurales en el noreste de China.