La intensidad de producción de recursos hídricos se ha convertido en un tema de creciente preocupación. Basado en la autocorrelación espacial, el coeficiente de Gini, el índice de Theil y modelos geográfica y temporalmente ponderados, este trabajo estudió la correlación espacial y las diferencias regionales de la intensidad de producción de agua agrícola y los principales factores que influyen en la intensidad de producción de agua agrícola desde una perspectiva espacio-temporal en China de 2003 a 2019. Los resultados muestran que la intensidad de producción de agua agrícola mostró una tendencia al alza y que la producción en la región central fue mayor que la producción en la región oriental, y la región oriental tuvo una producción mayor que la región occidental. Al analizar la autocorrelación espacial, se encontró que la intensidad de producción de agua agrícola presentaba una tendencia significativa de dispersión espacial y mostraba diferencias espaciales. La diferencia general en la intensidad de producción de agua agrícola en China mostró una tendencia creciente, pero la ampliación de la diferencia mostró una tendencia a la disminución; la razón principal de este aumento en las diferencias generales es que las diferencias intra-grupo en las tres regiones estaban aumentando, con las mayores diferencias intra-grupo observadas en la región occidental seguida por la región oriental y la región central. La escala de población, la escala de uso de agua, la estructura de uso de agua, la escala de riego efectivo, la urbanización y la estructura industrial crean diferencias espaciales significativas en la intensidad de producción de agua agrícola. Sin embargo, el nivel de desarrollo económico impacta positivamente en la intensidad de producción de agua agrícola de todas las provincias. Por lo tanto, los departamentos de gestión de recursos hídricos deben formular políticas de gestión de recursos hídricos basadas en las condiciones hídricas regionales y las diferencias entre los factores influyentes.