按照黄土风成学说的解释，黄土高原是这样形成的：在蒙古、中亚和我国西北一带的荒漠地区，气候干燥，温差很大，由于热胀冷缩的作用，使岩石、沙砾等被“加工粉碎”成细小的沙子和粉尘。强劲的西北风将以百万吨计的细砂和粉尘旋入天空，随风南下，于是粗粒的先沉降下来聚成沙漠，细粒的则被飘移至秦岭北麓，经过二三百万年的搬运堆积，终于形成了黄土高原。
不过，近年来科学家发现有许多现象是黄土风成学说无法解释的。譬如，黄土中粗粉砂含量由西北向东南递减，黏土的含量却从西北向东南递增，这种自西北向东南的有规律的排列呈叠瓦阶梯状的分布过渡，而不是平面模糊过渡。这种叠瓦阶梯状的分布过渡更像是洪水的杰作。对此，有科学家又提出新的理论——黄土高原灾变水成学说，认为黄土高原是喜马拉雅运动带来洪水泛滥，黄土沉积和新构造运动抬升形成的。