地形黃河流域西起巴顏喀拉，東臨渤海，北至陰山，南至秦嶺。它橫跨青藏高原、內蒙古高原、黃土高原和華北平原。盆地地勢西高東低，大致分為三個臺階。第壹級是盆地西部的青藏高原，位於世界著名屋脊——青藏高原的東北部，海拔3000~5000m m，有壹系列西北-東南走向的山脈，山頂終年積雪，冰川地貌發育。沿青海高原南緣的巴顏喀拉是黃河和長江的分水嶺。祁連山橫貫高原北緣，形成青海高原和內蒙古高原的分界線。黃河及其支流黑河、白河流域的源頭地勢平坦，多為草原、湖泊和沼澤。
第二級臺階大致以太行山為界，海拔1000~2000m。該地區白宇山以北是內蒙古高原的壹部分，包括黃河河套平原和鄂爾多斯高原，白宇山以南是黃土高原、秦嶺和太行山。
河套平原西起寧夏下河沿，東至內蒙古托克托，長900km，寬30~50km，海拔1200 ~ 900 m..地勢平坦，土地肥沃，灌溉發達，是寧夏和內蒙古自治區主要的農業生產基地。河套平原北部的陰山山脈和西部的賀蘭、狼山就像壹道屏障，阻擋了阿拉善高原的騰格裏、烏蘭布和、巴丹吉林沙漠對黃河流域腹地的入侵。
鄂爾多斯高原位於黃河河套以南，北、東、西三面被黃河環繞，南以長城為界，面積約1.3萬km2，海拔1.000 ~ 1.400m，是壹個近似方形的臺地狀幹旱剝蝕高原。高原風沙地貌發育，北部是庫布齊沙漠，南部是毛烏素沙漠，河流少，鹽堿湖多。高原邊緣帶是黃河粗泥沙的主要來源之壹。
黃土高原西起日月山，東至太行山，南至秦嶺，北至鄂爾多斯高原，海拔1000~2000m，是世界上最大的黃土分布區。地貌有黃土塬、梁、岬、溝等。地表起伏變化劇烈，相對高差大，黃土層深厚，組織疏松，地形破碎，植被稀少，水土流失嚴重，是黃河中遊洪水泥沙的主要源區。黃土高原的魏奮盆地是由黃土堆積和河流沖積形成的地塹式構造盆地。魏奮盆地是陜西省的富庶地區，地勢平坦，土地肥沃，灌溉歷史悠久。
秦嶺山脈橫跨黃土高原南部，是中國亞熱帶和暖溫帶的南北分界線，也是黃河和長江的分水嶺。對夏季來自南方的暖濕氣流和冬季來自北方的冷空氣有很大的阻礙。太行山位於黃土高原和華北平原之間，是黃河流域和海河流域的分水嶺，也是華北地區重要的自然地理分界線。該地區流域周圍的伏牛山、外房山、太行山等高大山脈是東南海洋暖濕空氣向黃河中上遊滲透的屏障，對黃河流域和中國西部的氣候產生影響。該地區有利於水汽擡升的地表，暴雨強度大，產流匯流條件好，是黃河中遊洪水的主要來源之壹。
第三級為東部太行山至濱海，由黃河下遊沖積平原和魯中丘陵組成。黃河下遊沖積平原是華北平原的重要組成部分，面積25萬平方公裏，大部分海拔在100米以下..黃河是這個地區的分水嶺，北面是海河流域，南面是淮河流域。區內地面坡度平緩，排水不暢，水旱堿災害嚴重。山東中部的山丘包括泰山、廬山和沂蒙山。壹般海拔在200-500米之間，少數山區在1000米以上
氣候黃河流域地域遼闊，地形復雜，東部是海洋，西部是內陸高原。東西高差顯著，流域氣候變化極為明顯。從季風角度看，黃河上遊蘭州以上地區屬於青藏高原季風區，其余為溫帶和亞熱帶季風區。從氣候對農業生產的影響來看，盆地東南部基本濕潤，中部半幹旱，西北部幹旱。該盆地的冬季受蒙古高壓、盛行北風、幹燥寒冷的氣候和稀少的降水控制。夏季西太平洋副熱帶高壓加強，暖濕海洋氣團進入盆地，蒙古高壓逐漸北移，冷暖氣團交匯，降水集中較多。
黃河流域的降水主要以降雨的形式出現，降雪的比例並不大。全流域多年平均年降水量370100萬m3，僅占全國多年平均降水量的6%，等效降水深度465mm(含內流區)。年降水量的區域分布總趨勢是從東南向西北遞減。降水量最多的地區是秦嶺北坡，多年平均降水量約800mm，部分地區超過900mm。降水量最少的地區是寧蒙河套地區，年降水量只有200 ~ 300毫米，尤其是杭錦後旗至內蒙古何琳地區，年降水量不足150毫米，流域大部分地區年平均降水量為400 ~ 600毫米，降水年內分配不均，夏季(6 ~ 8月)占全年的54.1%，最大月份為7月冬季(65438+2月~ 2月)降水量最少，占全年的3.1%，最小月份為65438+2月，占全年的0.6%。全流域年降水量的變異系數(Cμ值)在0.15~0.40之間。
黃河流域氣溫東南部高於西北部，山區低於平原。年平均氣溫上遊1~8℃，中遊8~14℃，下遊12~14℃。7月月平均氣溫最高，大部分地區在20~29℃之間，洛陽極端最高氣溫達44.3℃。最低氣溫在6月5438+10月，大部分地區在0℃以下。青海瑪多極端最低溫度為-48.1℃。大部分地區日氣溫變化範圍為10~15℃。
黃河多年平均天然徑流量580億m3，僅占全國河流總徑流量的2.1%，在全國七大河流中排名第四。流域年均徑流深77mm，僅為全國平均徑流深276mm的28%，在全國七大河流中僅略高於遼河。流域人均水量593m3，約為全國人均水量的23%。耕地平均每畝用水量324m3，相當於全國平均每畝用水量的18%。
黃河天然徑流量的區域分布很不均勻。蘭州以上面積占全國的29.6%，年徑流量達323億m3，占全河的55.6%。這是黃河水量最豐富的地區。雖然蘭州至河口鎮之間的流域面積增加了654.38+063萬km2，占全河的654.38+02.5%，但由於該地區氣候幹燥，河流蒸發和滲漏損失較大，河流徑流量不增反減654.38+00億m3。河口鎮至龍門之間流域面積占全河14.8%，湧水量72.5億m3，占全河12.5%。龍門至三門峽之間的流域面積占全河的25.4%，來水1133億m3，占全河的19.5%。三門峽至花園口之間的面積僅占河流總面積的5.5%，但流入量為6.08%億m3，占全國河流水量的10.5%，是另壹個產流較多的地區。花園路至河口段占河道總面積的3%，入庫流量21億m3，占河道總水量的3.6%。黃河幹流各站汛期(7月~ 65438+10月)天然徑流量約占全年的60%，非汛期約占40%。汛期洪水暴漲暴跌，冬季流量很小。上遊蘭州站1946汛期實測最大洪峰流量為5900m3/s，非汛期最小流量僅為335m3/s，相差近17倍。1933年實測最大洪峰流量22000m3/s，最小流量240m3/s，相差近91倍。
隨著國民經濟的發展和黃河流域大量蓄水、引水、提水工程的建設，80年代黃河年徑流消耗量已達280-290億m3，其中城市工業和農村人畜用水量約為1，654，38+0億m3，其余為農業灌溉用水。黃河徑流有效率約為50%。與國內外其他主要河流相比，黃河水資源利用率已達到較高水平。同時，由於黃河上遊龍羊峽水庫的調節，黃河徑流的年內和年際分布也發生了較大變化。