黄河源区是黄河流域的重要产水区和水源涵养区，近年来气候变暖导致黄河源区冻土退化加速、多年冻土活动层逐渐增厚。冻土的变化使黄河源区的水资源和涵养功能研究变得更复杂。研究明晰多年冻土变化状况、量化评估水源涵养量对多年冻土变化的响应，对黄河流域及青藏高原水资源科学管理具有重要意义。基于水文、气象及冻土等多源数据，对黄河源区多年冻土变化对流域地表径流和水源涵养量的影响进行了具体分析。结果表明，（1）1960—2020年间，黄河源区多年冻土呈退化趋势，活动层厚度增加10～25 cm，多年冻土集中分布区域逐渐缩小，到2020年部分区域多年冻土已退化消失。（2）黄河源区水源涵养量呈波动上升趋势，1979—2018年间有14年为负值，26年为正值，表明水资源总体上补给大于消耗。自1998年实施水量调度和退耕还林还草政策以来，水源涵养量逐步提升。（3）随着多年冻土退化（活动层厚度的增加），水源涵养量呈增加趋势。源头至黄河沿站和吉迈站至门堂站区域的水源涵养量变化，对多年冻土退化的响应最为显著。本研究有关结论可为黄河流域水资源管理和科学利用提供参考。