黄土高原在800万年前曾是一片湖泊，经过千万年的风沙堆积，湖水干枯，黄土渐渐的累积成了高原。[3] 黄土颗粒细，土质松软，含有丰富的矿物质养分，利于耕种，盆地和河谷农垦历史悠久，是中国古代文化的摇篮。但由于缺乏植被保护，加以夏雨集中，且多暴雨，在长期流水侵蚀下地面被分割得非常破碎，形成沟壑交错其间的塬、墚、峁、川。气候较为干旱，降水集中，植被稀疏，平坦耕地不到10%，绝大部分耕地分布在10°∼45°的斜坡上。地块狭小分散，不利于水利化和机械化。水
土流失严重。黄河每年经陕县下洩的泥沙约16亿吨，其中90%来自黄土高原，随泥沙流失的氮、磷、钾养分约3000余万吨，这也是导致黄河下游泥沙堆积，形成地上河的原因之一。综合治理黄土高原是中国改造自然工程中的重点项目之一，治理方针是以水土保持为中心，改土与治水相结合，治坡与治沟相结合，工程措施与生物措施相结合，实行农林牧综合发展，这种治理措施已取得了重大成绩。
黄土高原矿产丰富,煤、石油、铝土储量巨大，是中国重要的能源、化工基地。黄土高原位于大陆腹地，气候较干旱，降水不多且集中，蒸发强烈，水源短缺。泾阳、富平、蒲城一带亩均不足100立方米。由于季风气候的影响，降水的年变率大，年内分配不均。因此，地表径流的年际变化大，年径流变差系数cv值在0.4以上，径流的年内分配集中，汛期(7～10月)径流量占年径流量的60～70%以上，甚至集中于几场大暴雨中，形成丰水年雨涝洪灾，少水年干旱缺水。黄土丘陵沟壑区输沙模数达20000～30000吨/年·平方公里，
窟野河下游最大年输沙模数在40000吨/平方千米以上，最大含沙量高达1700千克/立方米。黄土高原地表水的天然水质良好，大部分地区属重碳酸盐水，矿化度低，适宜于工农业用水及人畜饮用水。唯在定边西北部、芦河及大理河上游、洛河上游等地有小范围的氯化物水及硫酸盐水，矿化度大，不宜于灌溉饮用。黄土高原地下水主要分布在高原北部边缘的风沙滩地区，地下水资源量为11.76亿立方米，可开采量6.43亿立方米。在广大的黄土区及丘陵山区地下水非常贫乏。黄土高原的地区属温带季风气候区的边缘，大陆性和季风不稳定性更加突出，全年总雨量少，65%的雨水集中在夏季，降水的强度大，往往一次暴雨量就占全年雨量的30%，甚至更多，是造成黄土高原水土流失的原因之一。高原日照充足，高原从西北向东南，年均温度在8至14℃，无霜期为120至200天，属暖温带。黄土高原的水系是以黄河为骨干，发源于黄土高原的河流约有200条(参看小流域)，为黄河中游主要集水区域。较大的河流有渭河、汾河、洮河、祖厉河、清水河、北洛河、黄甫川、窟野河、无定河等，那里的河流水量不丰，年径流量只有185亿立方米(黄河干流除外)，河流受汛期影响较严重，洪峰急涨急落，汛期水量占全年水量的7%以上，高原浅层地下水贫乏，大部分地区地下水的埋藏很深，多在60～70米以下。
