黄河上游兰州以上地区海拔高程较高(平均在2000米以上)，空气中水汽含量少，不易形成暴雨，一般多以强连阴雨天气出现。降雨的特点是面积大、历时长、强度不大，主要发生在7、8月下旬至9月上旬。如1981年8月中旬至9月上旬连续降雨约一个月，150毫米雨区面积为11.04万平方公里，降雨中心久治站自8月13日至9月13日，共降雨313.2毫米，其中仅有一天降雨量为43.2毫米，达不到暴雨标准，其余各天降雨量均小于25毫米。

降雨特性决定了洪水的特性。黄河上游洪水多发生在9月，主要来自兰州以上，兰州洪水主要来自贵德以上。由于降雨历时长，强度小，加之兰州以上植被较好，草地、沼泽等对降雨的滞蓄作用较强，形成黄河上游洪水涨落平缓，洪水历时较长，洪峰较低，洪水过程线呈矮胖型。兰州站一次洪水历时平均为40天，最长可达66天，最短也有22天，实测洪峰流量一般为4000~6000立方米每秒。

龙羊峡至兰州河段洪峰流量一般是沿程递增的，特别是洮河、湟水等较大支流汇入后，流量增加较为明显。但是兰州以下至内蒙古自治区河口镇，由于黄河流经流域内最干旱的地区，多年平均降水量仅150~300毫米，汛期加水也很少，与兰州以上洪水遭遇的机会也不多，加之宁蒙河套平原河道宽浅，河槽调蓄作用较强，灌溉耗水和河道损失较大，虽然流域面积增加了16万多平方公里，但洪峰流量与洪水总量却往往有较大削减，一般可削减20%~25%。

黄河上游多为峡谷河段，不论洪水大小，一般传播时间变化不大，贵德到兰州约需1.5天，兰州到河口镇约需10.5天。黄河上游洪水到达中下游，一般成为基流。

黄河上游洪水实测资料开始于1933年大水以后，当时在兰州、包头等地设立了水文站。实测最大洪水发生在1946年，兰州站洪峰流量达5900立方米每秒，15天洪水总量65亿立方米。1981年大洪水兰州站洪峰流量虽然只有5600立方米每秒，但如果没有龙羊峡水库施工围堰挡水和刘家峡水库拦蓄，兰州站洪峰流量可达7090立方米每秒。据调查考证，上游地区最大历史洪水发生在1904年，兰州站洪峰流量达8600立方米每秒。