Land　use　and　land　cover　(LULC)　changes　exert　large　impacts　on　key　ecosystem　services　(ESs)　in　arid　areas.　This　study　presents　a　framework　to　link　LULC　change　with　spatial　changes　in　3　key　ESs　in　arid　areas;　this　framework　can　contribute　to　sustainable　ecological　environment　zoning　management.　In　this　study,　taking　the　Heihe　River　Basin　(HRB)　as　an　example,　we　first　assessed　the　spatiotemporal　changes　in　3　ESs,　including　soil　conservation　(SC),　water　yield　(WY),　and　carbon　storage　(CS),　from　1995　to　2020　using　the　InVEST　model.　Second,　we　used　the　(Future　Land　Use　Simulation)　FLUS　model　to　predict　future　land-use　variations　in　2030　and　2050　under　4　scenarios　(Basic　Scenario　(BS),　Low-impact　Scenario　(LIS),　High-impact　Scenario　(HIS),　and　Sustainable　Development　Scenario　(SDS)).　Third,　we　assessed　the　future　spatial　distributions　of　the　3　ESs　with　the　InVEST　model　based　on　the　output　raster　of　the　FLUS　model.　Spatial　autocorrelation　analysis　was　applied　to　ecological　zoning　management.　The　results　showed　that　from　1995　to　2020,　WY　decreased　slightly　by　0.03%,　and　SC　decreased　by　2.6%,　mainly　in　the　midstream　and　upstream　regions　of　the　HRB.　CS　presented　a　trend　of　first　decreasing　by　1.3%　from　1995　to　2010　and　then　increasing　by　0.5%　from　2010　to　2020;　this　trend　was　distributed　in　the　upper　reaches.　In　2030　and　2050,　under　the　HIS,　CS　increased　by　14.7%　and　22.0%,　respectively,　while　WY　increased　by　0.20%　and　0.47%,　respectively.　Under　the　SDS,　CS　increased　by　1.1%　and　1.3%,　WY　decreased　by　0.21%　and　0.45%,　and　SC　decreased　by　3.3%　and　10%.　©　2022　The　Author(s)