黄土高原除少数石质山地外，黄土厚度在50～80米之间，最厚达150～180米。
黄土高原的原生黄土是
第四纪冰期干冷气候条件下风力吹扬搬运分选作用下的风成堆积物，次生黄土是原生黄土经洪积、冲积改造而成的。
在第四纪黄土堆积时期，随着冰期、
间冰期的气候旋迥，黄土地层呈现黄土与古土壤的更替变化。根据黄土中的古土壤，黄土地层自下而上可以分为午城黄土、
离石黄上、马兰黄土和全新世黄土，其物质组成具有高度的均一性。自西北向东南根据黄土粒径可以把黄土高原的黄土分为砂黄土、典型黄土和粘黄土三个带。黄土粒径存在着自西北向东南逐渐变细的特点，土质粒度分异对黄土地貌及土壤侵蚀具有深刻的影响。