黄河以沙量大，洪水灾害严重闻名于世。黄河的洪水灾害主要是由暴雨洪水和冰凌洪水引起的。此外，上中游地区有泥石流，滨海河口三角洲有不同程度的风暴潮等灾害。黄河的主要防洪河段：上中游是兰州、银川、包头、西安等城市和包兰、陇海铁路，以及宁夏、内蒙古河套平原，汾、渭、伊、洛河中下游的粮棉基地；下游是人口稠密、土地肥沃的黄淮海平原，两岸城市众多、工农业发达，并有中原、胜利两大油田，以及京广、京沪、京九、陇海、新菏等沟通全国的铁路干线，在全国占有极其重要的地位。
黄河下游洪水来势凶猛，陡涨陡落，预见期短，挟带大量泥沙，河道冲淤剧烈，又为地上悬河，且常发生“横河”直冲大堤，不仅大洪水有漫决的危险，中常洪水也有冲决的可能。冬季又常发生凌汛，威胁两岸安全。因此黄河下游是防洪的重点。
在远古时代，人们以采集和渔猎谋生，洪水一来，“择丘陵而处之”。氏族部落定居后，开始了农业生产，为了生命财产安全，出现了“共工堙水”、“鲧障洪水”，修一些简单堤埂围护田、庐。传说禹改“围堵障水”为“疏川导滞”，平息了水患。到了公元前400多年的战国时代，黄河下游堤防已具有相当规模。但是，由于泥沙特多，下游河道难以挟带，河床逐年抬高，西汉后期开始形成地上河，河患增多。经过多次改道，均在现行河道以北汇入渤海。到南宋建炎二年(1128年)以后，黄河夺淮改入黄海，采取修渠筑堤等措施，取得一定成效。明代潘季驯曾提出“束水攻沙”理论，运用塞决筑堤、挽河归槽、淤留滩高、蓄清刷黄等措施，取得一个时期的安澜。至1855年，兰阳（现兰考县境）铜瓦厢改道夺大清河又入渤海，就是现行河道。1938年中华民国政府为了阻止日军西侵扒开花园口大堤，使黄河夺淮9年，至1947年5月堵复决口，河归故道。
黄河上、中、下游都有洪水灾害，但下游最严重，历史上被称为“中国之忧患”。据不完全统计，从公元前602年（周定王五年）到1938年间的2540年中，下游决口泛滥年份有543年，决口1590次，改道26次，其中大改道5次，曾北侵海河，南夺淮河，波及范围包括河北、河南、山东、安徽、江苏5省25万平方公里。据记载，以清道光二十三年（1843年）和乾隆二十六年（1761年）洪水为最大，在黄河中下游均发生决口夺流的严重灾害。近代有实测洪水资料的1919～1938年间的20年，就有14年发生决口灾害。其中1933年陕县站22000立方米/秒的洪水，来沙量达39.1亿吨，高村以上河道淤积17.2亿吨，两岸多处决口，受灾面积110万公顷，灾民270多万人。黄河下游凌汛灾害也十分严重，在1883～1938年的56年间，凌汛决口就有21年。1951年和1955年在河口地区也因冰凌卡塞无法抢护，而在利津王庄、五庄附近堤防决口。
1949年以来，黄河开展了大量的防洪工程建设。根据除害兴利的治水方针，采用“宽河固堤”的措施，加高加固大堤，废除河滩民埝，增强河道排洪能力，并开辟了北金堤分滞洪区和修建了东平湖分滞洪工程。同时，进行了全流域的调查研究，编制流域综合治理规划，1955年中华人民共和国第1届全国人大第2次会议通过了《关于根治黄河水害和开发黄河水利的综合规划的决议》。至20世纪90年代末，全流域已建成大、中、小型水库2867座，总库容750多亿立方米。干支流共修建主要堤防7547km，下游堤防经过4次大规模加高加固和50多年的治理，初步建成“上拦、下排、两岸分滞”的黄河下游防洪体系，“上拦”即在上中游水土流失区开展水土保持，在中游修建水库拦蓄洪水泥沙；“下排”即在下游继续加高加固大堤，积极进行河道整治，排洪排沙入海；“两岸分滞”即在两岸利用洼地、湖泊开辟分滞洪区，以防御超标准洪水。同时进行了洪水情报预报、通信系统建设，可防御花园口站洪峰流量22000立方米/秒的洪水，遇超标准洪水可采取分洪或紧急措施。主要工程如下：
堤防新修、加培临黄堤、河口堤、北金堤、湖堤等各类堤防总长度为2291km。其中临黄大堤1371km，大堤高度一般为7～10m，最高达14m。20世纪70年代以来，根据黄河水沙的特点，利用两岸引黄涵闸、虹吸管、扬水站、吸泥船，引、抽黄河浑水，将泥沙沉积在堤的背水侧，加固大堤。此外，为保护油田和农牧业开发，在河口地区修有防护堤、防潮堤等。
河道整治黄河下游属于强烈堆积性的河道，河势游荡摆动剧烈，常发生“横河”直冲堤防，历史上曾多次冲决堤防。为了控导主溜，稳定河势，缩小游荡范围，从1950年开始，分河段进行了河道整治，修建的河道整治工程已在防洪、供水、滩区安全及交通方面发挥了作用。
分滞洪工程黄河下游河道上宽下窄，排洪能力上大下小。为处理超过河道安全泄量的洪水，开辟了东平湖和北金堤分滞洪工程。为减免凌洪的威胁，在山东窄河段的齐河县与垦利县分别修建了河道展宽工程。
干支流水库为了控制洪水，并开发利用黄河水资源，先后在黄河干流修建了三门峡、小浪底等水库，在支流修建陆浑、故县等水库：（1）三门峡水库控制流域面积68.84万平方公里，占黄河流域面积的92%，最大堤高106m，控制了河口镇至龙门、龙门至三门峡两大洪水来源区。水库原规划为防洪、发电、灌溉、航运综合利用，总库容354亿立方米，初期运用水位335m相应库容96亿立方米，经淤积后，库容约60亿立方米。1960年蓄水运用后，库区泥沙淤积严重。经60年代后期以来两次增建、改建。1974年后运用方式改为“蓄清排浑”，即非汛期蓄水，汛期畅泄，缓和了库区的淤积，保持了有效防洪库容。在历年防洪、防凌以及蓄水、发电的运用中发挥了重要的作用。（2）小浪底水库位于干流最后一个峡谷的下口，控制流域面积69.4万平方公里，最大坝高154．0m，总库容126.5亿立方米，其中长期有效库容51亿立方米，与三门峡、陆浑、故县等水库联合运用，可使黄河下游花园口站防洪标准由60年一遇提高到近1000年一遇，并可基本解除下游凌汛威胁；利用死库容拦泥沙和进行调水调沙可使下游河道减淤约相当于20年的淤积量；还可蓄水灌溉、供水、发电等综合利用。（3）陆浑水库位于支流伊河中游，控制流域面积3492平方公里，最大坝高55m，总库容13.86亿立方米，以防洪为主，结合灌溉、发电、供水和养殖等运用。（4）故县水库位于支流洛河中游，控制流域面积5379平方公里，最大坝高125.0m，总库容11.75亿立方米，以防洪为主，兼顾灌溉、发电、供水等综合利用。
洪水预报警报、通信系统黄河流域有由雨量站、水文站、水位站等组成的水情站网。在洪水预见期最短的三门峡至花园口产洪区，建有水情遥测系统，并可利用卫星云图进行洪水测报预报。同时建有三门峡至郑州、郑州至济南一东营微波下线，在下游滩区、东平湖、北金堤分滞洪区还设有洪水警报系统，传递水情、工情信息，发布调度指令与警报，并开发了防洪决策支持系统。
近期黄河下游防洪任务是，确保花园口站发生22000立方米/秒洪水大堤不决口，遇特大洪水要尽最大努力，采取一切办法缩小灾害。洪水调度的原则是，合理利用干支流水库调蓄洪水，充分利用河道排泄洪水，必要时运用分滞洪区分滞洪水。
流域内各省、自治区都建立了防汛指挥机构，分别负责本地区的黄河防汛。陕西、山西、河南、山东4省及济南军区组成黄河防汛总指挥部，统筹黄河下游和三门峡水库的防汛工作。沿河各地（市）、县也相应建立防汛机构，负责组织群众，筹集料物以及对所辖河段的大堤防守抢险，实行防守责任制。群众防汛组织一般分为基干队、抢险队及预备队，每年组织200多万人的群众防汛队伍，并经技术培训、演习，发生大洪水时可迅速上堤防汛，流域机构、省防汛部门设有专业防汛抢险队。必要时还可进行全民动员，投入抗洪抢险工作。中国人民解放军和武警部队承担着最重要河段的防汛任务和抢险工作。黄河水利委员会及其下属的河务局是黄河各级防汛指挥部的办事机构，负责防汛技术指导。黄河水利委员会掌握全流域的雨情、水情，发布洪水预报和警报，研究制定各类洪水的防御措施。
上游河段防洪保护重点是兰州市和宁夏、内蒙古河套平原以及包兰铁路和工矿企业等。兰州市、宁夏、内蒙古沿黄两岸平原地区防洪依靠堤防和控导工程。刘家峡水库在汛期调节洪水，控制下泄洪峰流量不超过6000立方米/秒，相当于50年一遇。龙羊峡水库以发电为主，结合防洪、灌溉和供水，也可提高刘家峡水库、盐锅峡水电站、八盘峡水电站和兰州市的防洪标准。
宁蒙河段和黄河下游防凌凌汛期间，刘家峡水库和三门峡水库、小浪底水库分别控制黄河上游的宁夏、内蒙古河段和下游河段的下泄流量，减少封河期的槽蓄增量，以削减融冰解冻时的凌峰。下游必要时还可利用河道展宽区和两岸引黄涵闸分泄洪水，减免灾害。
黄河下游洪水灾害的根本原因是水少沙多，河道淤积严重，洪水位不断抬升，堤防被迫越修越高，风险越来越大。由于洪水、泥沙在相当长的时期内难以得到有效控制，决定了黄河防洪的长期性。因此必须长期进行水土保持，在中游修建控制性水库，减少入黄泥沙，减缓河床抬升速度，并继续巩固完善各类防洪措施，特别要加快放淤固堤和河道整治工程建设，增强河道防洪排沙能力，优化水沙调度技术，加强非工程措施建设，以求黄河的长治久安。
