粮食生产中的水分利用效率反映了农业生产中水分利用和粮食产量的相对变化，关系到长期粮食安全和农业可持续发展。以粮食生产的水足迹作为水资源的投入指标，采用超效率SBM模型对我国全要素粮食生产的水效率进行科学测算。在此基础上，利用空间多宾模型分析了粮食生产用水效率的影响因素和空间溢出效应。结果表明：（1）从2001年到2019年，31个省份粮食生产的水足迹平均增加了4.5%，其中玉米和水稻生产的水足迹增加，主要来自中部地区。（2） 东部、西部和中部地区粮食生产用水效率逐渐降低，西南地区和南部沿海地区较高，西北地区和黄河流域较低，省级水资源利用水平呈现向高耗水—低效率和低耗水—高效率水平空间过渡的趋势。（3） 节水技术、水土匹配度、城市化水平和化肥价格对粮食生产用水效率有显著的正向影响，而供水结构和产业结构的影响显著为负，这些因子的区域异质性是造成水资源效率空间分布差异的主要原因。（4） 粮食生产中的水效率可以通过技术溢出、要素流动、生产集聚和价格传导在空间上相互关联和溢出。为此，提出了深入挖掘节水潜力，充分发挥区域互补效应，实现粮食生产用水效率协调提高的政策启示。