渭河是黃河最大的支流，古稱渭水。全長818公里，流域面積達到13.43萬平方公里。這條河流發源于甘肅省定西市渭源縣鳥鼠山，流經陜西的寶雞、咸陽、西安、渭南等地，在渭南市潼關縣注入黃河。渭河的年平均徑流量約為75.7億立方米，陜西境內的徑流量為53.8億立方米。其徑流分布不均，從南至北逐漸減少，秦嶺和關中地區的徑流較為豐富，而陜北地區和谷地區則相對較少。西部地區的徑流量大于東部，中游地區又比下游地區更為豐沛。秦嶺北坡的徑流模數高達9至15公升/秒·平方公里，而黃土原區的徑流模數為0.8至2.2公升/秒·平方公里，其中千陽站的徑流模數為4.66公升/秒·平方公里。渭河干流的徑流模數為2.5至3.7公升/秒·平方公里，其中魏家堡和咸陽站的徑流量較高，這是由于支流的匯入所致。黃河的其他主要支流還包括洮河和湟水。洮河位于甘肅省西南部，發源于甘、青兩省邊境的西傾山東麓，全長超過500千米。湟水發源于青海省東部的海晏縣包呼圖山，向東南流經西寧市，最終在甘肅省蘭州市西面的達家川匯入黃河，全長349千米。此外，汾河是黃河的第二大支流，流經山西省中部。它發源于寧武縣管岑山，經過太原市南流到新絳縣折向西，在河津縣西余孫注入黃河，全長716千米。汾河上游流經山地；中游穿越太原盆地，介休縣義棠鎮以下河谷變窄，過靈石峽進入臨汾盆地；下游河谷則相對開闊。