黄土高原由西北向东南倾斜，海拔多在2000-1000米。黄土覆盖厚度一般在80—120米，最大厚度超过400米；地跨约11个经度、6个纬度，面积超过60万平方公里；区域内的主要山脉六盘山和子午岭将其分为三个部分，自东而西分别为山西高原、陕甘高原和陇西高原，其中陕甘高原的黄土分布广、厚度大，地层出露完整，地貌形态多样，是我国黄土自然地理最为典型的地区。

黄土高原的地貌结构主要包括三种类型：其一，位置最高，突起于黄土覆盖层之上的岩石山地；其二，位置最低，接受新生界沉积的断陷盆地或地堑谷地；其三，位置居中，基岩上为深厚黄土层所覆盖，并为河谷分割的“塬”“梁”“峁”。黄土塬是四周为沟谷蚕食的黄土高原面；黄土梁和黄土峁是两侧为沟谷分割的黄土丘陵，前者呈长条形，后者呈椭圆形或圆形。从分布面积来看，塬、梁、峁是黄土高原的地貌主体。

在我国历史上，有关黄土高原的记载不胜枚举。在历史文献中，记述最多的还是“雨土”现象。所谓雨土，即大风将西北沙漠的沙粒、黄土高原的尘土刮往中原甚至长江流域地区，风水漫天飞舞如同下雨一般，它与现今北方地区常见的沙尘暴类似。对雨土的记载可追溯到殷商时期，以后历朝历代的史籍中皆有大量的记录。

长期以来，由于受着资料和技术手段的限制，地质地理学家们对于黄土高原黄土的形成原因，存在很大的争论，曾出现过风成、湖积、洪积、冲积、残积、冰川成因、多成因等十几种假说。其中，“黄土风成说”与“黄土水成说”影响最大，相互间的争论也最激烈。最早提出“黄土风成说”的学者是德国人李希霍芬。早在1877年，李希霍芬就指出，黄土层是被风吹到草原区，逐渐固结和增厚成为原生黄土（通过风力搬运形成的黄土），然后为流水搬移成次生黄土（通过其他营力搬运形成的黄土）。随后，俄国学者提出了完整的风成假说。他认为沙漠是黄土的制造所，黄土是经过反气旋吹扬沙尘—堆积草原之上—成土作用等一系列过程形成的。

1956年3月，张伯声先生撰写了《从黄土线说明黄河河道的发育》一文，开始明确提出“水成说”。张先生依据大量资料论证了黄土的分布并不是漫山遍野散处于任何高度上，而是分布在一定高度上。在此高度之上，只有残积土而没有黄土；在此高度之下，则黄土分布不论高低。这一定的界限即黄土线或黄土上限，它代表着盆地在过去河漫滩淤积的最高地面。文中还指出黄土分布与河谷两侧的阶地一致，这种情形证明黄土可能是河流冲积的产物。

1958年，张伯声先生在《陕北盆地的黄土及山陕间黄河河道发育的商榷》文中，又提出了“早期黄河”的概念，认为陕北黄土物质的堆积过程，一部分是盆地周围高山岩石风化所成的粉砂质与粘土质碎屑由坡水带到涧溪，流入小河，汇集成大河冲到盆地平原。这些河流时常泛滥，形成一个广大的冲积扇并不断淤积，冲积扇淤高到一定程度，河道就要迁流，原先的泥土淤积处就会变成黄土。之后在某个地方又会形成一个冲积扇，在其上面同样是经常泛滥，不断转变成新的黄土，黄土因此越积越厚，最终形成今日之黄土高原。

面对“水成说”的挑战，1962年，刘东生先生在《中国的黄土》中写道：黄河中游的黄土，特别是马兰黄土，其物质是由风力搬运的说法是可以接受的。有利于此的证据是：黄土与沙漠、戈壁呈带状排列，其产状与基层地形无关；含有陆生动植物化石；结构的相似和成分的一致性；由北而南结构逐渐变细和厚度逐渐变薄；多层埋藏土壤层的重叠。据此，刘先生进一步指出，具有上述特征的沉积物的形成，很难以其他营力作用解释，只可能是由于黄土高原北部、西北部风力吹扬作用把尘土由远处吹来而形成的。而针对张伯声先生提出的“黄土线”问题，有学者指出，黄土线的高度，西端高于东端，西坡高于东坡，北坡高于南坡；黄土线分布的上限，在它以上的山坡，甚至接近2000米的吕梁山山顶，仍出现片状黄土。这进一步动摇了“水成说”的观点。

改革开放以后，以张天增先生为代表的新一代水成说学者，又对风成说进行了质疑。张先生在他的著作《黄土高原论纲》中，系统总结并阐述了水成说的观点，认为黄土分布边缘地带的沙漠多系黄土及河湖堆积而成，是“就地起沙”，而非来自远方的戈壁，“戈壁—沙漠—黄土”顺递分选沉积的说法不能成立；黄土粉尘的范围几乎遍及北半球，不可能只在黄土高原形成巨厚的黄土堆积。针对风成说提出的一些证据，张先生也一一加以驳斥。

在风成说与水成说争论不下之际，另一部分学者融合两派观点，提出了“多成因说”，认为黄土的形成是两种或两种以上因素共同作用的结果。1960年曾昭璇先生在《岩石地形学》一书中，提出了“多源异相沉积说”，该说认为原地风化、风积（包括内蒙古高原区吹出气流带来的土粒）是黄土的主要来源，洪积、坡积、淤积是黄土各种堆积相，黄土是经过长期半干燥气候作用的产物。其实，“多成因说”并没有解决水成、风成之争，因为持此说的学者多有偏重，或倾向于风成说，或倾向于水成说，实际上还是风成与水成之争的延续。

进入20世纪80年代后，任美锷等学者总结前人的观点，又为风成说补充解释了几点证据：其一，黄土颗粒的成分具有高度的均一性，这说明搬运黄土物质的主要营力非常单一，只能是风，因为黄土物质必须经风的远距离搬运才能达到高度的均一性；其二，黄土的颗粒成分在地域上有明显的方向性变化，大致从西北向东南逐渐变细，这种有规律的变化说明黄土物质是风从西北广大的沙漠地区吹来的，由于风力自西北向东南逐渐变弱，故颗粒成分也循此方向逐渐由粗变细；其三，黄土矿物成分无论种类组合还是含量分配都很均一，但其下伏基岩则多种多样，这也说明黄土物质来源不在当地；其四，黄土中含有草原性动植物化石，证明黄土沉积时，黄土高原确实是一个广阔的草原；其五，黄土中有随地形起伏的多层古土壤，这表明黄土沉积是不连续的，而在沉积间断期，无论高低都发育生长了土壤。

经过刘东生、任美锷等学者的努力，目前我国地质学界、地理学界接受“黄土风成说”的学者已然居多。特别是进入20世纪90年代以后，随着科学技术的迅速发展，一些新的证据不断地被发现，更加有利于“黄土风成说”的理论。