黄河是我国第二大河，属太平洋水系。全长5 464公里，流域面积75.2万平方公里，全河多年平均天然径流量580亿立方米，占全国河川径流总量的2％，年输沙量16亿吨，平均含沙量达35公斤每立方米，是举世闻名的多沙河流。
　　黄河的形成，经历了漫长的地质年代。距今约5亿年，流域范围还是一片水域。后经加里东、华力西、印支、燕山等造山运动，我国大陆轮廓基本奠定，许多山脉和盆地已基本形成。进入新生代，强烈的喜马拉雅运动使地壳发生大面积的垂直升降运动，华北平原沉降幅度增大，青海高原、黄土高原迅速上升，西高东低，三个阶梯的分异更加显著。流域区的地貌形态与现代基本接近，但尚未形成统一的黄河。自第四纪以来，喜马拉雅运动仍在继续，广大的高原和山区，由于不断发生间歇性隆起而使分割加剧，河谷侵蚀加快。在断陷盆地区，由于强烈下沉，各盆地都曾集水成湖，出现许多规模不等的湖泊。至第四纪早、中更新世，流域内保存的主要湖盆尚有河源、共和、银川、河套、汾渭（三门湖）、华北等。这些湖盆，除华北湖与海洋相连外，其余均为内陆型，各自形成独立的集水系统。由于各湖之间河流溯源侵蚀延伸，致使湖盆相互串通，终于在晚更新世末至全新世初形成了统一的黄河。
　　黄河水系发育，主要受流域北部的阴山—天山和流域南部的秦岭—昆仑两大纬向构造体系控制，西部位于青海高原歹字形构造体系的首部，中间受祁（连山）吕（梁山）贺（兰山）山字形构造体系控制，东部受新华夏构造体系影响。黄河曲流潆绕在这两大纬向构造和巨型山字形构造体系之间，从而发展成为今日之黄河，自西向东跨越青藏高原、黄土高原和华北平原三个地理台阶，东流入海。
　　黄河干流的主要特点是弯曲多变，素有“九曲黄河”之称。“九”在古代是形容多的意思，表明黄河弯曲很多。黄河自河源至河口由许多大弯构成一个大“几”字形，宛如一头半卧的雄狮，总的流向仍然是自西向东流去，实际流程5464公里，为河源至河口直线距离2 068公里的2.64倍，其弯曲程度在全国七大江河中居第三位,仅次于辽河及松花江。在这许多河湾中，45°～180°的大弯曲有6个之多。
　　一是唐克湾。位于黄河上游青海、四川、甘肃三省交界附近。黄河流出河源区后，大体由西北向东南流，再折转西北，构成180°大弯，弯顶在四川省若尔盖县的唐克镇，故称唐克湾，是黄河第一湾。这里原是个湖盆，称唐克湖，汇集周围山地水流，自成独立水系。至晚更新世，湖盆被拉开，湖水逐渐排干而成为沼泽，发展成为今日的若尔盖草原。
　　二是唐乃亥湾。位于青海省东部。黄河流经第一个大湾后，沿阿尼玛卿山与西倾山谷地继续向西北行，受共和湖及其周围山地影响，逐渐转向东南，构成第二个180°的大弯，弯顶在兴海县的唐乃亥，故称唐乃亥湾。这里原是个古湖盆，称共和湖，于早中更新世，湖盆被拉开，水体流向银川湖，逐渐排泄疏干，演变为今日的旱台塬地。流经湖盆地区的河道则沿构造线强烈下切，沿程出现许多峡谷，比降陡峻，两岸岩石坚硬，是建造水坝的优良位置，已建成的有龙羊峡水电站，正建的有李家峡水电站，现已发电。
　　三是兰州湾。黄河在唐乃亥与河套湾之间，有4个小弯相连，总的流向是先东后北，大体成90°，其转折点在兰州附近，故称兰州湾。这个弯段的河道，穿行于秦岭西段、祁连山东段、六盘山以北与陇西地块之间，沿构造线强烈下切，形成川峡相间的河谷，是水电建设不可多得的“富矿”基地。现已建成的有刘家峡、盐锅峡、八盘峡和大峡水电站。
　　四是河套湾。位于流域北部，原为银川湖与河套湖，因受周围贺兰山、阴山、吕梁山和鄂尔多斯台地构造的制约，黄河出兰州湾后北流，经银川平原，在内蒙古境内转向东流，横贯内蒙古河套平原，至托克托折转南下，流入晋陕峡谷，在流域北部“几”字形头部构成又一个180°的大套湾。弯的内侧包围的鄂尔多斯内流区，面积42 269平方公里，相当于黄河流域面积的5.6%。黄河流经的平原河段，两岸土地平坦肥沃，灌渠纵横，是著名的河套灌区，由于青铜峡和三盛公两座水利枢纽极大地改善了引水条件，灌区现已成为宁夏和内蒙古的重要产粮区。
　　五是潼关湾。黄河出禹门口后，直流南下，进入汾渭地堑盆地（原为三门湖），至陕西潼关受阻于华山，急转东流，成90°大弯，然后沿秦岭北麓直趋三门峡。弯顶在老潼关县城，故称潼关湾。这里，南傍秦岭，北临黄河，历来是中原通往关中的咽喉。唐太宗曾写下著名的诗句“千里黄河此一弯，寒风激浪射潼关”来描绘潼关的雄伟和险要。
　　六是兰考湾。位于河南省兰考县东坝头。黄河下游是一条地上河，在明清大部分时间，微向东南流，经开封、商丘、徐州夺淮河入黄海。今日之黄河，系清咸丰五年（1855年）洪水决堤所造成，当时河水骤涨，铜瓦厢堤防溃决，洪水夺大清河于利津县注入渤海，黄河改向东北流，在兰考附近折转成45°大弯。这个大湾的特点，两岸无山岳控制，惟凭堤防约束，与上述各大湾相比，无论在时间上或位置上，都不是长期不变的河湾。
　　各大江大河，都有上中下游之分。黄河的上中下游分界在哪里？考虑河段的地质环境与河谷形态固然很重要，但是，干流两岸的支流汇入、自然条件和社会经济情况以及治理开发措施的不同等，同样也是不可忽视的重要因素。黄河的水土资源特性，治理开发任务，各河段情况不同，各有侧重。其主要特点是：黄河干流青铜峡以上和托克托至孟津间的峡谷河 段，以开发水电为主；青铜峡至托克托间的宁蒙河套平原和孟津以下黄河沿岸的华北平原以 及黄河中游的汾渭盆地，以发展灌溉为主；黄河中游的黄土高原，以开展水土保持，防治水 土流失为主；宁蒙河段和下游则以防洪为主，修筑堤防，保护两岸工农业生产。
　　据此综合考虑，以内蒙古托克托的河口镇和河南郑州附近的桃花峪定为上、中游和中、下游的分界是符合黄河实际的。根据这一划分，河源至河口镇为上游，河道长3 472公里，落差3 496米，流域面积3859万 平方公里，分别占全河总数的63.5%、78.0%和51.3%；河口镇站断面天然年径流量313亿立方米，年输沙量1.42 亿吨，分别占全河总数的54%和9%，水多沙少，是黄河的清水来源区。其中，青铜峡以上多高山峡谷，水力资源丰富，是我国重点建设的水电基地；青铜峡以下流经宁蒙河套平原，土地资源丰富，灌渠纵横，是当地农业生产基地。河口镇至桃花峪为中游，河道长1 206公里，落差891米，流域面积34.38万平方公里，分别占全河总数的22.1、19.9%和45.7%；区间天然年径流量246亿立方米，占全河总数的42.4%，相对较少，增加的沙量却占全河沙量的91%，是黄河泥沙的主要来源区。尤其是河口镇至禹门口河段，流域面积只有全河面积的15%，来沙量却占全的56%，水土流失特别严重，是泥沙来量最为集中的地区。因此，搞好水土保持，控制洪水和泥沙，乃是本河段的主要任务。桃花峪以下为下游，河道长786公里，落差93米，流域面积2.27万平方公里，分别占全河总数的14.4%、21%和3%，流经华北平原，极少有支流汇入，平均 每年有3亿～4亿吨泥沙淤在河道内，成为“地上河”，构成淮河、海河的分水岭，犹如“头上顶一盆水”，对两岸的防洪安全造成严重威胁，所以本河段的首要任务是防洪，加强堤防建设，确保沿黄地区的人民生命财产安全。同时，下游的地上河，又如同一条输水总干渠，可以方便地向两岸城市、工厂、农田、油田自流供水，促进两岸工农业生产的蓬勃发展。
　　黄河支流是黄河水系的重要组成部分，流域面积大于1 000平方公里的大支流76条，总流域面积58万平方公里，占全河面的77%，是构成黄河水域的主体。流域面积大于1万平方公里或年径流量大于10亿立方米，或年沙量大于1亿吨的支流视作黄河的主要支流，共有14条。它们是白河、黑河、洮河、湟水、祖厉河、清水河、大黑河、窟野河、无定河、汾河、渭河、洛河、沁河、大汶河。这些支流，对黄河水系影响极大。其中，最大支流是渭河，流域面积13.48万平方公里，年径流量102亿立方米，年沙量5.5亿吨，均居支流首位，其中还有大于1万平方公里的支流葫芦河、泾河、北洛河等3条。黄河的次大支流是汾河，流域面积3.95万平方公里，年径流量15.14亿立方米，年沙量0.71亿吨。
　　黄河支流呈不对称分布，沿程汇入不均，而且水沙来量悬殊。大于100平方公里的一级支流，左岸96条，右岸124条，左、右岸的流域面积分别占全河面积的40%和60%。其沿程分布情况是：兰州以上有100条，其中大支流31条，多为来水较多的支流；兰州至河口镇有26条，其中大支流12条，均为来水较少的支流；河口镇至桃花峪有支流88条，其中大支流30条，均为多泥沙支流，三门峡至桃花峪之间的支流，水量相对较多；桃花峪以下仅有支流6条，大小各占一半，水沙来量有限，因黄河河床高仰，入黄均较困难。黄河流域面积的沿程增长率，平均为每公里138平方公里，中游河段为每公里285平方公里，其中禹门口至潼关河段高达每公里1 465平方公里，是平均值的10.6倍，因此，由该河段形成的洪水和泥沙特别集中。桃花峪以下面积增长率每公里不到30平方公里，所以接纳本河段的水沙来量均较少，是一条承受和排泄上中游来水和来沙的总干渠，加之上中游河段的用水增加，以及本河段两岸用水猛增，自1972年起黄河下游经常断流，进入90年代几乎年年断流，呈现出断流时间提前、断流历时与河段距离逐年延长的趋势，这是亟待研究解决的问题。
　　综观黄河水系的形成和发育过程，主要特点是山区的水流侵蚀和盆地的泥沙淤积。大体以河口镇为界，上下各有一个侵蚀区和淤积区。上游河段，青铜峡以上为侵蚀区，宁蒙河套平原为淤积区。这里，只有兰州至青铜峡区间南岸几条大支流水系发育活跃，产沙较多；兰州以上广大地区山势虽高，但起伏不大，加之植被较好，一般无暴雨。河口镇以下，黄土高原为侵蚀区，华北平原为淤积区。中游地区，地面物质多为黄土，极易遭受水流侵蚀，加之植被差、坡度陡、暴雨频繁，所以，强烈的水流侵蚀使得这里的水系发育极为活跃。支毛沟的沟头前进，沟岸扩张，不断蚕食土地。严重的水土流失给当地生产造成很大困难，大量的洪水泥沙输送到下游，又使黄河下游河道强烈堆积，从而增加了防洪困难。因此，防治土壤侵蚀和减缓下游河道淤积是治黄的重大课题。