源头
黄河发源于青海巴颜喀拉山脉，但真正源头所在现在依然存有争议。历史上人们对黄河源头的认识有一个过程。
《尚书·禹贡》曾有“导河积石，至于龙门”的记载，“积石”在现今青海省循化撒拉族自治县附近的阿尼玛卿山，离黄河源头还有距离。《山海经》、《尔雅》有河出昆仑的记载。西汉张骞出使西域后，有黄河发源于于阗，东流至盐泽，再潜行地下，南出为河源的说法（见于《史记·大宛列传》）。这些说法都不确切，但却延续到隋唐。
隋唐以后人们逐渐对黄河河源建立了正确的认识。隋炀帝大业五年（609年）灭吐谷浑后置河源郡，即现今青海果洛藏族自治州和海南藏族自治州部分地区，表明人们已知黄河发源于此。唐太宗贞观九年（635年）为平定吐谷浑叛乱，将领李靖、侯君集、李道宗曾率领人马到达星宿海一带，《新唐书》载他们“次星宿川，达柏海上，望积石山，览观河源。”。唐宋以来，长期将星宿海称为黄河源头。
至元代人们开始对对黄河河源进行实地考察。元至元十七年（1280年）元世祖忽必烈派都实等人勘察黄河河源，对星宿海一带作了详细考察。
1315年潘昂霄根据都实的调查写成《河源志》一书，明确指出黄河发源于星宿海西南百余里处，该处有“水从地涌出如井，其井百余”。
清康熙帝四十三年（1704年）康熙帝命拉锡、舒兰探黄河河源。他们到达星宿海，发现星宿海上源还有三条河流，但并未追至源头。拉锡、舒兰归京后绘有《河源图》，舒兰还写有《河源记》。康熙帝末年组织全国性的地形测量，康熙帝五十六年（1717年）派喇嘛楚儿沁藏布、兰木占巴及理藩院主事胜住等人前往河源地区进行测量，此行“逾河源，涉万里”，回京后将测量结果绘入《皇舆全览图》。此次测绘把星宿海以上的河源也勘查和绘制出来。
清乾隆帝四十七年（1782年）乾隆帝命门侍卫阿弥达“恭祭河源”。阿弥达到达星宿海以西300里处，对星宿海上源三条河流进行了实地勘查，认定星宿海西南的阿勒斯坦郭勒河（即今卡日曲）为黄河上源。
中华人民共和国成立后，对黄河源头进行了多次考察。1952年，由黄河水利委员会组织，在项立志、董在华率领下，对黄河河源进行了数月勘查。河源勘查队认定约古宗列曲为黄河正源，雅合拉达合泽山是它的源头，鄂陵湖在上，扎陵湖在下。这一结果与前人考察结果不相吻合，在学术界引起争论，但黄河发源于约古宗列曲的说法广为流传。1978年，青海省邀请中央和地方有关科研专业人员，再次对黄河源头和扎陵、鄂陵两湖进行实地勘查，确认卡日曲为黄河正源，扎陵湖在上，鄂陵湖在下。1981年～1982年，学者杨联康徒步考察了黄河全程。他认为黄河最远源流是始于巴颜喀拉山山脊的拉郎情曲，它长于约古宗列曲30.5千米，长于卡日曲11.9千米。1985年，黄河水利委员会根据历史传统和各家意见，确认玛曲为黄河正源，并在约古宗列盆地西南隅的玛曲曲果树立了黄河源标志。
星宿海上源的三条支流分别是扎曲、约古宗列曲和卡日曲。扎曲居于最北部，发源于查哈西拉山，河长70千米，河道窄，支流少，水量有限，一年中大部分时间断流。约古宗列曲位于星宿海西，在三条上源中居中，发源于约古列宗盆地西南隅，海拔4750米，水量甚小，为宽1.0～1.5米，深0.1～0.2米的小溪。南部支流为卡日曲，发源于巴颜喀拉山支脉各姿各雅山的北麓，海拔4800米，有5处泉水从谷中涌出，汇成宽约3米，深0.3～0.5米，流速约3米/秒的一条小河，河流终年有水。约古宗列曲与卡日曲汇合成黄河源头最初的河道玛曲，然后注入星宿海。根据十万分之一航测地图测量，卡日曲比约古列宗曲长25千米。卡日曲流域面积为3126平方千米，约古宗列曲流域面积为2372平方千米。在卡日曲的和古宗列曲汇合处附近，测得卡日曲流量为6.3立方米/秒，测得约古宗列曲流量为2.5立方米/秒。据此1978年的黄河源头考察认定卡日曲为黄河正源。
关于黄河的源头历史上曾有过多种说法。早在公元7世纪上半叶，就有人提出卡日曲是黄河的正源，但没有被公认。公元1280年元朝的都实和1704年清朝的拉锡，为探求河源曾到达星宿海。因此，星宿海为河源的说法已经流传多年。新中国成立后，1952年8月黄河水利委员会组织河源考察队，又把约古宗列曲作为黄河正源。20多年来，虽然以错就错，但也有不少人提出疑问。直到1978年夏天，再次组织河源考察队，伸入河源地区实地查勘，查清在河源地区西部，有3条河流汇入星宿海，它们是扎曲、约古宗列曲和卡日曲。扎曲流程最短，水量又小，只能算作约古宗列曲的一条支流。约古宗列曲和卡日曲相比，卡日曲较约古宗列曲长近30公里，流域面积多700平方公里，水量也大2倍多。因此，确定卡日曲为黄河正源的依据较为充分。卡日曲发源于巴颜喀拉山北麓的各姿各雅山，各姿各雅山海拔4800米，山脚下几个泉眼溢出的清水，就是“咆哮万里触龙门”的黄河最初水流。
汛期
黄河每年有两次汛期,大汛是夏季,来水主要是上游的暴雨,汛期可能延续3～4个月。小汛是春季3～4月间,来水主要是上游冰雪融化,为期较短,因为每年都是在桃花开的时候,故又称桃花汛。
据《宋史》：说者以黄河随时涨落，故举物候为水势之名：自立春之后，东风解冻，河边入候水，初至凡一寸，则夏秋当至一尺，颇为信验，故谓之“信水”。二月、三月桃华始开，冰泮两积，川流猥集，波澜盛长，谓之“桃华水”。春末芜菁华开，谓之“菜华水”。四月末垄麦结秀，擢芒变色，谓之“麦黄水”。五月瓜实延蔓，谓之“瓜蔓水”。朔野之地，深山穷谷，固阴冱寒，冰坚晚泮，逮乎盛夏，消释方尽，而沃荡山石，水带矾腥，并流于河，故六月中旬后，谓之“矾山水”。七月菽豆方秀，谓之“豆华水”。八月菼乱华，谓之“荻苗水”。九月以重阳纪节，谓之“登高水”。十月水落安流，复其故道，谓之“复槽水”。十一月、十二月断冰杂流，乘寒复结，谓之“蹙凌水”。水信有常，率以为准；非时暴涨，谓之“客水”。
分界
黄河上、中、下游的分界有多种说法。黄河水利委员会以河口镇与桃花峪划分上、中、下游；传统的中学教科书以河口镇与孟津划分上、中、下游；学者杨联康经考察后认为以青铜峡、孟津划分更合适；学者许韶立主张以河南省焦作市武陟县嘉应观作为黄河中下游分界线。本文采取黄河水利委员会的划分方案。
上游
内蒙古托克托县河口镇以上的黄河河段为黄河上游。上游河段全长3472千米，流域面积38.6万平方千米，流域面积占全黄河总量的51.3%。上游河段总落差3496米，平均比降为10%；河段汇入的较大支流（流域面积1000平方千米以上）43条，径流量占全河的54%；上游河段年来沙量只占全河年来沙量的8%，水多沙少，是黄河的清水来源。上游河道受阿尼玛卿山、西倾山、青海南山的控制而呈Ｓ形弯曲。黄河上游根据河道特性的不同，又可分为河源段、峡谷段和冲积平原三部分。
从青海卡日曲至青海贵德龙羊峡以上部分为河源段。河源段从卡日曲始，经星宿海、扎陵湖、鄂陵湖到玛多，绕过阿尼玛卿山和西倾山，穿过龙羊峡到达青海贵德。该段河流大部分流经于三四千米的高原上，河流曲折迂回，两岸多为湖泊、沼泽、草滩，水质较清，水流稳定，产水量大。河段内有扎陵湖、鄂陵湖，两湖海拔高程都在4260米以上，蓄水量分别为47亿立方米和108亿立方米，为中国最大的高原淡水湖。青海玛多至甘肃玛曲区间，黄河流经巴颜喀拉山与阿尼玛卿山之间的古盆地和低山丘陵，大部分河段河谷宽阔，间或有几段峡谷。甘肃玛曲至青海贵德龙羊峡区间，黄河流经高山峡谷，水流湍急，水力资源丰富。发源于四川岷山的支流白河、黑河在该段内汇入黄河。
从青海龙羊峡到宁夏青铜峡部分为峡谷段。该段河道流经山地丘陵，因岩石性质的不同，形成峡谷和宽谷相间的形势：在坚硬的片麻岩、花岗岩及南山系变质岩地段形成峡谷，在疏松的砂页岩、红色岩系地段形成宽谷。该段有龙羊峡、积石峡、刘家峡、八盘峡、青铜峡等20个峡谷，峡谷两岸均为悬崖峭壁，河床狭窄、河道比降大、水流湍急。该段贵德至兰州间，是黄河三个支流集中区段之一，有洮河、湟水等重要支流汇入，使黄河水量大增。龙羊峡至宁夏下河沿的干流河段是黄河水力资源的“富矿”区，也是中国重点开发建设的水电基地之一。
从宁夏青铜峡至内蒙古托克托县河口镇部分为冲积平原段。黄河出青铜峡后，沿鄂尔多斯高原的西北边界向东北方向流动，然后向东直抵河口镇。沿河所经区域大部为荒漠和荒漠草原，基本无支流注入，干流河床平缓，水流缓慢，两岸有大片冲积平原，即著名的银川平原与河套平原。沿河平原不同程度地存在洪水和凌汛灾害。河套平原西起宁夏下河沿，东至内蒙古河口镇，长达900千米，宽30～50千米，是著名的引黄灌区，灌溉历史悠久，自古有“黄河百害，唯富一套”的说法。
中游
内蒙古托克托县河口镇至河南郑州桃花峪间的黄河河段为黄河中游，河长1206千米，流域面积34.4万平方千米，占全流域面积的45.7%；中游河段总落差890米，平均比降0.74%；河段内汇入较大支流30条；区间增加的水量占黄河水量的42.5%，增加沙量占全黄河沙量的92%，为黄河泥沙的主要来源。
河口镇至禹门口是黄河干流上最长的一段连续峡谷—晋陕峡谷，河段内支流绝大部分流经黄土丘陵沟壑区，水土流失严重，是黄河粗泥沙的主要来源，全河多年年均输沙量16亿吨中有9亿吨来源于此区间；该河段比降很大，水力资源丰富，是黄河第二大水电基地；峡谷下段有著名的壶口瀑布，深槽宽仅30～50米，枯水水面落差约18米，气势宏伟壮观。
禹门口至三门峡区间，黄河流经汾渭平原，河谷展宽，水流缓慢。河段两岸为渭北及晋南黄土台塬，是陕晋两省的重要农业区。该河段接纳了汾河、洛河、泾河、渭河、伊洛河、沁河等重要支流，是黄河下游泥沙的主要来源之一，多年年均来沙量5.5亿吨。该河段在禹门口至潼关（即黄河小北干流）的132.5千米河道，冲淤变化剧烈，河道左右摆动很不稳定。该河段在潼关附近受山岭约束，河谷骤然缩窄，形成宽仅1000余米的天然卡口，潼关河床的高低与黄河小北干流、渭河下游河道的冲淤变化有密切关系，故此有“潼关高程”这一水文术语。
三门峡至桃花峪区间的河段由小浪底而分为两部分：小浪底以上，河道穿行于中条山、崤山之间，为黄河干流上的最后一段峡谷；小浪底以下，河谷渐宽，是黄河由山区进入平原的过渡地段。
下游
河南郑州桃花峪以下的黄河河段为黄河下游，河长786千米，流域面积仅2.3万平方千米，占全流域面积的3%；下游河段总落差93.6米，平均比降0.12%；区间增加的水量占黄河水量的3.5%。由于黄河泥沙量大，下游河段长期淤积形成举世闻名的“地上河”，黄河约束在大堤内成为海河流域与淮河流域的分水岭。除大汶河由东平湖汇入外，本河段无较大支流汇入。
下游河段除南岸东平湖至济南间为低山丘陵外，其余全靠堤防挡水，堤防总长1400余千米。历史上，下游河段决口泛滥频繁，给中华民族来了沉重的灾难。由于黄河下游由西南向东北流动，冬季北部的河段先行结冰，从而形成凌汛。凌汛易于导致冰坝堵塞，造成堤防决溢，威胁也很严重。
下游河段利津以下为黄河河口段。黄河入海口因泥沙淤积，不断延伸摆动。目前黄河的入海口位于渤海湾与莱州湾交汇处，是1976年人工改道后经清水沟淤积塑造的新河道。最近40年间，黄河输送至河口地区的泥沙平均约为10亿吨/年，每年平均净造陆地25至30平方公里。