[目的]揭示北京山区森林生态系统2005—2020年健康状况时空演变特征，分析区域差异及影响因子解释力。[方法]构建以“地理环境-植被结构-生态压力-植被功能”为准则层的森林生态系统健康评价体系，应用熵权-TOPSIS法，计算指标权重并评价北京山区森林生态系统健康，分析2005年、2010年、2015年、2020年森林生态系统健康变化特征。在此基础上，利用空间自相关分析和K-means聚类分析探究生态系统健康的空间聚集和区域差异。最后，利用地理探测器中的单因子探测和交互探测模块，量化各指标因子对森林生态系统健康空间分布的解释力。[结果] 1)2005—2020年北京山区森林生态系统健康水平呈上升趋势，现阶段北京山区森林生态系统以中等健康和较好健康为主，二者面积占比分别为41%和48%，空间上呈远城区高、近城区低的空间分异格局。2）北京山区森林生态系统健康状况持续向好，2015—2020年变化尤为明显，优等健康地区占比从2.43%升至18.65%。研究区莫兰指数在2005—2020年呈先降后升的趋势，表现出显著的全局空间自相关和局部空间自相关集聚特征，显著性空间类型以正相关为主，HH型和LL型分别为41.8%和30.8%，占显著性类型总数的79.6%。3）以乡镇为单位展示北京山区森林生态系统健康的空间差异性，结果表明，怀柔、密云和延庆地区的生态健康水平较高，而丰台、海淀和石景山区的森林健康状况相对较差。4）土壤保持、LAI、NDVI、乔木盖度、人口密度为北京山区森林生态系统健康的主导因子，各因子之间的交互作用表现为非线性增强和双因子增强；北京山区森林生态系统健康2005年由GDP和保持土壤主导，2010—2015年由LAI和保持土壤主导，2020年由保持土壤与空气净化主导。[结论] 2005—2020年北京山区森林生态系统健康状况不断好转，生态服务功能在森林生态系统健康中的影响力逐渐显现。在今后森林经营和管护中，需要充分考虑森林生态系统服务功能的提升及维护。