元明時期(公元1279—1644年)是我國曆史上一個較長的統一時期。明中葉以前，國家政治、經濟、文化等各方麵都比較強大和發達。有關地理學的認識主要體現在海內外旅行考察的廣泛進行，以及隨之而來的區域地理認識的擴大。
在關於南亞、西南亞海上的地理認識方麵，主要有周達觀(公元1270—1350年)的《真臘風土記》與汪大淵(公元1311—1350年後)的《島夷誌略》。
以上這些著作都是作者以親身經曆記述各地的地理見聞，大大豐富、開拓了當時人們對域外邊疆地理的認識，彌補了過去認識的不足。這些遊記著作的出現，極大地擴展了人們對域外邊疆地理的知識視野。
關於黃河河源的認識，最早是先秦《禹貢》中提到的積石(青海東小積石山)，當時的認識大致還限於西寧、蘭州一帶。到西漢時，張騫通過西域，發現塔裏木河自西而東注入蒲昌海(又稱鹽澤，即今羅布泊)，而蒲昌海“廣袤〔máo毛〕三百餘裏，其水亭居，冬夏不增減”，於是便認為這裏的水“潛行地下，南出於積石，為中國河”(《漢書·西域傳》)。即認為塔裏木河是黃河的上源，它經羅布泊潛行(伏流)至積石山，成為黃河。
但是，這些都不是考察河源的記錄，而且認識與記述還嫌簡略。
元代統一中國後，為了加強中央與邊疆民族的聯係，試圖探清河源，在黃河上遊處建立一座貿易城市，然後利用黃河水運溝通與京師內地的聯係。於是在至元十七年(公元1280年)，元政府派遣都實(又寫作篤實，女真族人，姓蒲察氏，元初曾任烏斯藏路督統和招討元帥等職)為招討使，佩金虎符，率隊前往青海地區探求河源。經過四個月的跋涉探險，他們才抵達河源，通過廣泛考察，查清了河源地區的地理情況，並繪製了地圖。
耶律楚材(公元1190—1244年)，元代著名的契丹族政治家、天文學家和旅行家。他曾隨成吉思汗遠征西域，著有《西遊錄》一書，記述有關中亞的人文、地理情況。丘處機(公元1148—1227年)，號長春真人，曾應成吉思汗之邀，前往中亞的成吉思汗軍中。1221年，由燕京(今北京)北上，至呼倫貝爾草原，橫穿蒙古高原，越阿爾泰山，依天山北麓西行，經塔拉斯(今哈薩克斯坦江布爾)、塔什幹，渡錫爾河到邪米思幹(今烏茲別克斯坦撒馬爾罕)，直到大雪山(今興都庫什山)，停留近一年，才向東返回燕京。丘處機是我國曆史上最早橫穿蒙古高原的人。根據他的旅行見聞寫成的《長春真人西遊記》一書(由其弟子李誌常筆錄)，記述了有關蒙古、新疆、中亞的地理認識。
元代的邊疆域外地理新認識，主要表現在耶律楚材、丘處機、常德，以及周達觀、汪大淵等人對蒙古高原、中亞和南亞海上的地理旅行與記錄。
這次考察，不僅第一次明確了黃河河源地區的主要支流和水文特征，而且徹底否定了漢代以來盛行的黃河“伏流重源”之說(以塔裏木河為黃河上源)。特別是，在指出星宿海是河源的同時，他們還提到一條由西南往“東北流百餘裏”，彙為火敦腦兒的支流(《元史·地理誌·河源附錄》)。當時他們很可能是將它作為黃河正源來記述的，如果這一源流即是現在星宿海西南的卡日曲，那麼，當時的認識與現代科學調查結果完全吻合。當然，即使不是這樣，那也表明當時已注意到黃河的真正源頭河流。從保存至今的元代陶宗儀《黃河源圖》中，可以看出當時對河源的認識已相當清楚。
《正朔時序》中記述柬埔寨氣候說：
黃河是我國的第二大河，是中華民族的搖籃。黃河中下遊一直是中華民族發祥、生活的主要地區，因此，人們很早就對黃河中下遊河道等地理特征有所了解。然而，對於黃河上遊的地理認識卻經曆了漫長的過程，直到元代專門派遣考察隊實際踏勘河源，才開始弄清了黃河上源的地理情況。
此後，明清兩代也都對河源有過考察，進一步明確、豐富了黃河源的地理認識。如明洪武十五年(公元1382年)僧人宗泐〔le肋〕的河源調查；清康熙四十三年(公元1704年)拉錫和舒蘭的考察，以及康熙五十六年(公元1717年)的河源地圖測繪等。1952年、1978年我國又對河源進行了幾次大規模綜合科學考察，從各個方麵係統認識了黃河上源的地理環境等問題，也證實都實考察成果的科學性和重要意義。清代還專門修撰了《欽定河源紀略》一書。