黃河流域西界巴顏喀拉山，北抵陰山，南至秦嶺，東注渤海。流域內地勢西高東低，高差懸殊，形成自西而東、由高及低三級階梯。
最高一級階梯是黃河河源區所在的青海高原，位於著名的“世界屋脊”——青藏高原東北部，平均海拔4000米以上，聳立著一系列北西——南東向山脈，如北部的祁連山，南部的阿尼瑪卿山和巴顏喀拉山。黃河迂迴于山原之間，呈“S”形大彎道。河谷兩岸的山脈海拔5500～6000米，相對高差達1500～2000米。雄踞黃河左岸的阿尼瑪卿山主峰瑪卿崗日海拔6282米，是黃河流域最高點，山頂終年積雪，冰峰起伏，景象萬千。
巴顏喀拉山北麓的約古宗列盆地，是黃河源頭，瑪多以上黃河河源區河谷寬闊，湖泊眾多。黃河出鄂陵湖，蜿蜒東流，從阿尼瑪卿山和巴顏喀拉山之間穿過，至青川交界處，形成第一道大河灣；祁連山脈橫亙高原北緣，構成青藏高原與內蒙古高原的分界。
第二級階梯地勢較平緩，黃土高原構成其主體，地形破碎。這一階梯大致以太行山為東界，海拔1000～2000米。白于山以北屬內蒙古高原的一部分，包括黃河河套平原和鄂爾多斯高原兩個自然地理區域。白于山以南為黃土高原，南部有崤山、熊耳山等山地。
河套平原西起寧夏中衛、中寧，東至內蒙古托克托，長達750公里，寬50公里，海拔1200～900米。河套平原北部陰山山脈高1500餘米，西部賀蘭山、狼山主峰海拔分別為3554米、2364米。這些山脈猶如一道道屏障，阻擋著阿拉善高原上騰格里、烏蘭布和等沙漠向黃河流域腹地的侵襲。
鄂爾多斯高原的西、北、東三面均為黃河所環繞，南界長城，面積13萬平方公里。除西緣桌子山海拔超過2000米以外，其餘絕大部分海拔為1000～1400米，是一塊近似方形的臺狀乾燥剝蝕高原，風沙地貌發育。庫布齊沙漠逶迤於高原北緣，毛烏素沙漠綿延於高原南部，沙丘多呈固定或半固定狀態。高原內鹽鹼湖泊眾多，降雨地表徑流匯入湖中，成為黃河流域內的一片內流區，面積達42200多平方公里。
黃土高原北起長城，南界秦嶺，西抵青海高原，東至太行山脈，海拔1000～2000米。黃土塬、梁、峁、溝是黃土高原的地貌主體。塬是邊緣陡峻的桌狀平坦地形，地面廣闊，適於耕作，是重要的農業區。塬面和周圍的溝壑統稱為黃土高原溝壑區。梁呈長條狀壟崗，峁呈圓形小丘。梁和峁是為溝壑分割的黃土丘陵地形，稱黃土丘陵溝壑區。塬面或峁頂與溝底相對高差變化很大，由數十米至二三百米。黃土土質疏鬆，垂直節理髮育，植被稀疏，在長期暴雨徑流的水力侵蝕和重力作用下，滑坡、崩塌、瀉溜極為頻繁，成為黃河泥沙的主要來源地。
汾渭盆地，包括晉中太原盆地、晉南運城——臨汾盆地和陝西關中盆地。太原盆地、運城——臨汾盆地最寬處達40公里，由北部海拔1000米逐漸降至南部500米，比周圍山地低500～1000米。關中盆地又名關中平原或渭河平原，南界秦嶺，北迄渭北高原南緣，東西長約360公里，南北寬30．80公里，土地面積約3萬平方公里，海拔360～700米。這些盆地內有豐富的地下水和山泉河，土質肥沃，物產豐富，素有“米糧川”、“八百里秦川”等美名。
橫亙於黃土高原南部的秦嶺山脈，是我國自然地理上亞熱帶和暖溫帶的南北分界線，是黃河與長江的分水嶺，也是黃土高原飛沙不能南揚的擋風牆。
崤山、熊耳山、太行山山地（包括豫西山地），處在此階梯的東南和東部邊緣。豫西山地由秦嶺東延的崤山、熊耳山、外方山和伏牛山組成，大部分海拔在1000米以上。崤山餘脈沿黃河南岸延伸，通稱邙山（或南邙山）。熊耳山、外方山向東分散為海拔600～1000米的丘陵。伏牛山、嵩山分別是黃河流域同長江、淮河流域的分水嶺。太行山聳立在黃土高原與華北平原之間，最高嶺脊海拔1500～2000米，是黃河流域與海河流域的分水嶺，也是華北地區一條重要的自然地理界線。
第三級階梯地勢低平，絕大部分為海拔低於100米的華北大平原。包括下游沖積平原、魯中丘陵和河口三角洲。魯中低山丘陵海拔500～1000米。
下游沖積平原系由黃河、海河和淮河沖積而成，是中國第二大平原。它位於豫東、豫北、魯西、冀南、冀北、皖北、蘇北一帶，面積達25萬平方公里。本階梯除魯中丘陵外，地勢平緩，微向沿海傾斜。黃河沖積扇的頂端在沁河河口附近，海拔約100米，向東延展海拔逐漸降低。
黃河流入沖積平原後，河道寬闊平坦，泥沙沿途沉降淤積，河床高出兩岸地面3—5米，甚至10米，成為舉世聞名的“地上河”。平原地勢大體上以黃河大堤為分水嶺，以北屬海河流域，以南屬淮河流域。
魯中丘陵由泰山、魯山和沂山組成，海拔400～1000米，是黃河下游右岸的天然屏障。主峰泰山山勢雄偉，海拔1524米，古稱“岱宗”，為中國五嶽之長。山間分佈有萊蕪、新泰等大小不等的盆地平原。
黃河河口三角洲為近代泥沙淤積而成。地面平坦，海拔在10米以下，瀕臨渤海灣。以利津縣的寧海為頂點，大體包括北起徒駭河口，南至支脈溝口的扇形地帶，黃河尾閶在三角洲上來回擺動，海岸線隨河口的擺動而延伸。近百年來，黃河填海造陸，形成大片新的陸地。
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