從青海卡日曲至青海貴德龍羊峽以上部分為河源段。河源段從卡日曲始，經星宿海、紮陵湖、鄂陵湖到瑪多，繞過阿尼瑪卿山和西傾山，穿過龍羊峽到達青海貴德。該段河流大部分流經於三四千米的高原上，河流曲折迂回，兩岸多為湖泊、沼澤、草灘，水質較清，水流穩定，產水量大。河段內有紮陵湖、鄂陵湖，兩湖海拔高程都在4260米以上，蓄水量分別為47億立方米和108億立方米，為我國最大的高原淡水湖。青海瑪多至甘肅瑪曲區間，黃河流經巴顏喀拉山與阿尼瑪卿山之間的古盆地和低山丘陵，大部分河段河穀寬闊，間或有幾段峽穀。甘肅瑪曲至青海貴德龍羊峽區間，黃河流經高山峽穀，水流湍急，水力資源豐富。發源於四川岷山的支流白河、黑河在該段內彙入黃河。
從青海龍羊峽到寧夏青銅峽部分為峽穀段。該段河道流經山地丘陵，因岩石性質的不同，形成峽穀和寬穀相間的形勢；在堅硬的片麻岩、花崗岩及南山係變質岩地段形成峽穀，在疏鬆的砂頁岩、紅色岩係地段形成寬穀。該段有龍羊峽、積石峽、劉家峽、八盤峽、青銅峽等20個峽穀，峽穀兩岸均為懸崖峭壁，河床狹窄、河道比降大、水流湍急。該段貴德至蘭州間，是黃河三個支流集中區段之一，有洮河、湟水等重要支流彙入，使黃河水量大增。龍羊峽至寧夏下河沿的幹流河段是黃河水力資源的“富礦”區，也是我國重點開發建設的水電基地之一。
從寧夏青銅峽至內蒙古托克托縣河口鎮部分為衝積平原段。黃河出青銅峽後，沿鄂爾多斯高原的西北邊界向東北方向流動，然後向東直抵河口鎮。沿河所經區域大部為荒漠和荒漠草原，基本無支流注入，幹流河床平緩，水流緩慢，兩岸有大片衝積平原，即著名的銀川平原與河套平原。沿河平原不同程度地存在洪水和淩汛災害。河套平原西起寧夏下河沿，東至內蒙古河口鎮，長達900千米，寬30～50千米，是著名的引黃灌區，灌溉曆史悠久，自古有“黃河百害，唯富一套”的說法。
中遊流域麵積34．4萬平方千米，占全流域麵積的45．7％；中遊河段總落差890米，平均比降0．74％；河段內彙入較大支流30條；區間增加的水量占黃河水量的42．5％，增加沙量占全黃河沙量的92％，為黃河泥沙的主要來源。
河口鎮至禹門口是黃河幹流上最長的一段連續峽穀——晉陝峽穀，河段內支流絕大部分流經黃土丘陵溝壑區，水土流失嚴重，是黃河粗泥沙的主要來源，全河多年年均輸沙量16億噸中有9億噸來源於此區間；該河段比降很大，水力資源豐富，是黃河第二大水電基地；峽穀下段有著名的壺口瀑布，深槽寬僅30～50米，枯水水麵落差約18米，氣勢宏偉壯觀。
禹門口至三門峽區間，黃河流經汾渭平原，河穀展寬，水流緩慢。河段兩岸為渭北及晉南黃土台塬，是陝晉兩省的重要農業區。該河段接納了汾河、洛河、涇河、渭河、伊洛河、沁河等重要支流，是黃河下遊泥沙的主要來源之一，多年年均來沙量5.5億噸。該河段在禹門口至潼關（即黃河小北幹流）的132．5千米河道，衝淤變化劇烈，河道左右擺動很不穩定。該河段在潼關附近受山嶺約束，河穀驟然縮窄，形成寬僅1000餘米的天然卡口，潼關河床的高低與黃河小北幹流、渭河下遊河道的衝淤變化有密切關係。
三門峽至桃花峪區間的河段由小浪底而分為兩部分：小浪底以上，河道穿行於中條山、崤山之間，為黃河幹流上的最後一段峽穀；小浪底以下，河穀漸寬，是黃河由山區進入平原的過渡地段。
下遊流域麵積僅2．3萬平方千米，占全流域麵積的3％；下遊河段總落差93．6米，平均比降0．12／1000；區間增加的水量占黃河水量的3．5％。由於黃河泥沙量大，下遊河段長期淤積形成舉世聞名的“地上懸河”，黃河約束在大堤內成為海河流域與淮河流域的分水嶺。除大汶河由東平湖彙入外，本河段無較大支流彙入。
下遊河段除南岸東平湖至濟南間為低山丘陵外，其餘壘靠堤防擋水，堤防總長1400餘千米。曆史上，下遊河段決口泛濫頻繁，給中華民族帶來了沉重的災難。由於黃河下遊由西南向東北流動，冬季北部的河段先行結冰，從而形成淩汛。淩汛易於導致冰壩堵塞，造成堤防決溢，威脅也很嚴重。