黄土高原大部分地方降水少，而蒸发强烈。根据中国科学院黄土高原综合考察队编制的黄土高原地区年干燥度分布图，若以干燥度＜1为湿润区，1～1．5为半湿润区，1．5～3．99为半干旱区，＞4为干旱区的标准来划分，则黄土高原既无湿润区，也无干旱区，而是为半湿润区和半干旱区。半干旱区年降水量250mm～500%mm、干燥度1．5～3．5。二者的分界线（干燥度1．5等值线）大致是阳泉—离石—延安—固原—天水一线，此线东南（除个别地方外）都是半湿润区，此线西北则为半干旱区，且越往西北干燥度越高（西北边缘的同心县干燥度为3．6，盐池为3．2），干旱问题越突出。黄土高原的地面径流分别流入黄河和海河。黄河水系面积有45．8万km2，占黄土高原总面积的88．6%，海河水系面积为5．91万km2，占11．4%。黄河干流穿行于黄土高原，先后纳入洮河、湟水、无定河、延河、汾河、渭河（及泾河北洛河）、伊洛河、沁河等支流，控制黄土高原西部、中部和东南部。海河水系分布在东部太行山区，其支流有桑干河、唐河、滹沱河、漳河等。
黄土高原由于降水不多而黄土渗透性强，植被稀疏，水源涵养条件差，故地面径流量小，水源短缺。如黄河流域长度超过300km的支流有9条，其中年径流量超过30亿m3的只有渭河、洮河、湟水、伊洛河四条。而黄河水系（包括干流）的年均径流总量约607．5亿m3，还不及长江的支流湘江的水量（约715亿m3），可见黄土高原径流之贫乏。据统计，黄土高原的地面径流总量共有655．2亿m3（含黄河干流入境水）。
其中黄河流域为607．5亿m3（下同），海河流域为47．7亿m3。黄河流域径流源地为：龙羊峡以上黄河干流入境水210．9亿m3，龙羊峡—大柳树（宁夏）段134．2亿m3，河口镇—龙门段67亿m3，龙门—三门峡段133．5亿m3，三门峡至花园口段62．6亿m3。各支流的年径流量：渭河73．1亿m3，洮河53．1亿m3，湟水50．2亿m3，伊洛河34．7亿m3，汾河26．6亿m3，泾河20．7亿m3，沁河丹河21．3亿m3，北洛河9．93亿m3。海河流域的径流主要来自滹沱河16．9亿m3、漳河16．8亿m3和桑干河7．28亿m3。一般说来，河谷平川区地下水丰富，山区次之，黄土丘陵区地下水较贫乏。根据不同类型地区地下水模数（平原区11．7万m3/km2，土石山地5．8万m3/km2，黄土高原丘陵2．1万m3/km2）推算，黄土高原的地下水资源约为259．2亿m3（平川区120．5亿m3、山地区81．2亿m3、黄土高原丘陵区57．5亿m3）。应该指出，黄土高原的地下水资源有很大一部分以泉水形式补给河川径流，所以，地下水资源与河川径流有重复计算量，若按重复率60%计，则地下水量为103．7亿m3，加上地面径流（自然水量）443．3亿m3，合计黄土高原的水资源总量为547亿m3，人均630m3，约占全国平均值的1/4，是全国水资源贫乏的地区，缺水较为普遍。按人均水资源来说，以宁夏和山西最少，人均只有400m3～500m3。但宁夏有黄河干流从中贯穿，有丰富的客水可以利用，除黄土丘陵区外，缺水问题还不难解决。而山西自产水少，黄河干流从西南边境通过，一般水低地高，引水困难，缺水较为严重。此外，甘肃中部及东部黄土丘陵区和陕北黄土丘陵区，西安地区缺水也很严重。
3．3土壤、土地、耕地
黄土高原地区70％被黄土覆盖，黄土是风积作用的产物，颗粒分布较均匀，结构相对疏松，垂直节理十分发育，粒度组成以粉土（0．05mm～0．005mm）为主，其含量约60％，富含钙质，遇水极易崩解分散，抗蚀力极弱，若开发利用不当，极易产生土壤侵蚀。黄土高原土壤特性及其分布与该区气候、地质演变、生态环境变化等多种因素密切相关，故土壤也呈现相应的水平地带性分布：由东南向西北依次分布有褐土、黑垆土、栗钙土、灰钙土和灰漠土。
黄土高原的土地辽阔，是我国土地资源最丰富的地区之一。全境土地总面积为约6000万hm2，若按总人口9030万计算，平均每人占有土地为0．66hm2，这远高于我国东南部各省。但区内差异很大，黄土高原东南部的豫西丘陵区地狭人稠，人均土地只有0．21hm2。自此往北往西，人均土地愈来愈多，山西省为0．52hm2、陕西0．51hm2、甘肃0．75hm2、青海东部丘陵区1．07hm2、宁夏部分地区1．78hm2，内蒙古黄土丘陵区人均土地最多，达2．15hm2。黄土高原辽阔的土地为经济发展提供了广阔的地盘。但区内土地以丘陵山地为主，约占80%，河谷平川只占土地总面积的20%。据统计，1949—1985年36年间，该区耕地面积增加了393．3万hm2，达到1896．7万hm2，较1949年的1294．9万hm2，增加了601．8万hm2。增加率为46．5%，按新增耕地80%为坡耕地计，新增坡耕地为514．7万hm2，坡耕地侵蚀模数5000t/km2~10000t/km2，新增坡耕地的土壤流失量即达2．4亿t~4．8亿t。不仅坡面侵蚀严重，且诱发和加剧了沟谷侵蚀和重力侵蚀。因植被破坏和土壤侵蚀的发展，导致土地和土壤退化，生物多样性的毁灭，空气中二氧化碳的增多，水资源的减少，小气候的变化，河床淤积抬高，干旱与洪水灾害频率增多等一系列环境问题，并互为因果，愈来愈趋向不可逆性，呈恶性循环。其中土壤侵蚀最严重的黄土丘陵沟壑区耕地面积增长最多，为272万hm2。
以晋西8县为例，在明朝万历年间耕地10．27万hm2，到了1985年达41．3万hm2，增加了3倍。耕地面积的急剧增加，使林、草地大幅下降。甘肃黄土高原地区现有耕地249．05万hm2，占甘肃黄土高原面积的22．1%。
耕地中川源面积不到10%，山旱地占90%以上，有效灌溉耕地面积仅占现有耕地面积的15．48%，土壤垦殖指数普遍高达40%—50%，一些地方甚至为60%以上。
3．4矿产资源
黄土高原矿产资源具有种类多、储量大、组合好、位置适中等优点，在全国占有极重要的地位。在世界现已利用的150多种矿产中，黄土高原已发现有120多种，其中探明储量的有77种，占全国（已探明有137种）的56%。它包括7大类，主要矿种是：（1）能源矿。煤炭、石油、天然气、油叶岩。（2）黑色金属，铁、锰、铬、钒、钛；有色金属贵金属矿。铜、铅、锌、铝土、镍、钴、钨、锡、钼、金、银等。
（3）稀有金属矿。铌、锂、铷、锗、镓、铟、铊等。（4）冶金辅助矿。熔剂石灰石、熔剂白云岩、硅土、耐火粘土、萤石、铁矾土等。
