由于黄河流经黄土高原地区，携带大量泥沙到达下游，泥沙大量淤积，使河床抬高，容易造成泛滥。再加上人类不合理的开发，造成森林、草原和沟洫系统的破坏，导致黄河决溢改道。黄河决溢范围北到海河，南达江淮，纵横25万平方公里，大的改道有6次。根据河道的主要流向，黄河下游河道的历史变迁大体可分为四个时期：
从春秋战国至北宋时期。这一时期黄河以北流为主，流经河北平原中部由渤海湾入海。春秋中叶（公元前602年），河道自河南浚县南改道折向东，又东北经山东西北部，入河北境，沿着今卫河河道，北汇合故道入海。王莽始建国三年（公元11年），黄河东决，从今山东入海，分支溢流在今鲁西豫东一带，后经王景治河修筑了由荥阳东至千乘（今山东利津一带）的千里黄河大堤，使黄河和汴河分流，各行河道，此后黄河出现了800年的安澜局面。北宋时期黄河下游河道虽有多次变化，但直到北宋末年黄河仍然保持在纵贯河北平原中部至天津入海的河线上。
从金元至明嘉靖后期。南宋建炎二年（公元1128年），为阻止金兵南下，宋东京留守杜充在滑县以上李固渡（今河南滑县西南沙集镇约1.5公里）以西扒开河堤，使黄河东流，在今山东巨野、嘉祥一带，汇入泗水，夺淮入海。这次人为的决河使黄河不再进入河北平原，是黄河的第三次重大改道。从这一年至明嘉靖后期长达400年间，黄河下游分成数股入淮，相互迭为主次，黄河下游河道干流的流势逐渐南摆。元代以后，黄河下游分成数股在今黄河以南、淮河以北、贾鲁河颍河以东、大运河以西的黄淮平原上不断泛滥、决口和改道。为保护祖陵和漕运的畅通，明朝政府尽可能使黄河的干流保持在开封、徐州一线上。
从明嘉靖后期至清咸丰四年（公元1854年）。在这300年间，“南流故道始尽塞”“全河尽出徐、邳，夺泗入淮”，黄河由此演变为单股汇淮入海。由于黄河河道长期固定，大量泥沙堆积，所以明代后期黄河下游大部分河段成为“悬河”。这一时期，河南境内的河道出现过一段相对安流的时期，而山东、苏北境内河段决口次数增多。后经万历年间潘季驯治理，徐州以上才最后固定为今日废黄河。嘉庆以后，政治动荡，河政废弛，堤防残破，新的改道灾难的发生已不可避免。
清咸丰五年（公元1855年）以后河道由山东利津入海时期。清咸丰五年，黄河在河南兰阳（今兰考）铜瓦厢决口，开始时分成三股洪水，都在山东寿张县张秋镇穿运河，汇入大清河，由利津入海。于是黄河下游结束了700多年夺淮入海的历史，又回到由渤海湾入海的局面。此后的20年间，洪水在山东西南地区到处漫流，直到1876年将全线河堤完成，黄河下游河道趋于稳定。
