黄河实验室由河南省、水利部共建共管，实行理事会领导下的主任负责制，组建开放协同的新型科研机构，充分发挥黄河水利委员会作为流域机构的统筹组织作用和资源优势，由黄河水利科学研究院、郑州大学牵头建设。黄河实验室，是河南省第三家省实验室，中国工程院院士王复明担任黄河实验室主任。实验室总部位于河南省郑州市中原科技城龙子湖智慧岛。黄河实验室将聚焦全面提升黄河流域安全保障能力，建设与国家接轨的高水平、开放性、充满活力的新型研发机构，争创黄河国家重点实验室及黄河国家实验室。

黄河实验室将面向黄河流域生态保护和高质量发展重大国家战略。

黄河实验室聚焦5大科学任务：流域生态系统保护修复、水沙调控与防洪安全、水资源节约集约利用、水工程安全与风险防控、流域区域高质量发展。建设5大技术平台：生态环境协同治理平台、流域水沙调控试验平台、水资源配置和精细调度平台、水工程安全试验平台、流域数字空间技术平台；构建1个“黄河大脑”：建设数字孪生黄河和黄河模拟器，打造“黄河大脑”及流域—区域协同决策科学中心；统筹1个核心区域高质量发展：科学统筹水与产业关系，研究流域水资源—生态—城市—产业发展的交互效应和调控模式，推动流域—区域高质量发展。

实验室瞄准黄河流域系统治理国际前沿，紧扣流域社会经济高质量发展，以加强基础和应用基础研究、突破“卡脖子”关键技术研发、创新科技体制机制为着力点，抓住“水-沙-碳-能”等关键要素，在新兴前沿交叉领域和具有黄河特色的优势领域取得一批原创性科学成果，促进流域水科学研究与区域经济社会发展应用融通发展，构筑体现国家意志、对外开放且具有国际影响力的综合型流域协同创新科研高地。

2020年8月31日，由河南省科技厅和水利部黄河水利委员会联合主办的河南省黄河实验室筹建方案专家论证会在郑州举行。

会议规划黄河实验室实行理事会领导下的主任负责制，理事长由河南省省长担任，副理事长由主管副省长、黄河水利委员会主任、郑州市市长担任，实验室主任由国内著名科学家担任。

2021年10月20日，河南省第三家省实验室黄河实验室正式揭牌运行。

2022年3月25日，平舆坝道工程医院正式纳入黄河实验室。

2022年12月15日，黄河实验室”实验基地落户平原示范区。

黄河实验室由河南省、水利部共建共管，实行理事会领导下的主任负责制，组建开放协同的新型科研机构，充分发挥黄河水利委员会作为流域机构的统筹组织作用和资源优势，由黄河水利科学研究院、郑州大学牵头建设。设立学科集群，科研团队按照“核心+协同”的原则组建，以重大科研任务为纽带，进行联合攻关。实行“揭榜挂帅”“赛马制”“PI制”等，建设与国际接轨的高水平、开放性、充满活力的新型研发机构。探索灵活合规的经费管理制度，赋予实验室独立的经费使用权；建立产业对接机制，打造“一流创新生态”。

黄河实验室牵头单位为黄河水利科学研究院、郑州大学。

参与单位包括黄河勘测规划设计研究院有限公司、河南大学、华北水利水电大学、郑州轻工业大学、河水利委员会水文局、河南省气象局、黄河水资源保护科学研究院、黄河流域水土保持生态环境监测中心、河南黄河河务局、黄河水利委员会信息中心、黄河水利职业技术学院等优势院所高校与企业。

清华大学作为技术支持单位。