在中国现代地理学的发展中，黄秉维按照学科本身的特点和规律，密切注视国际研究动向和趋势，提倡学科间的相互交叉、渗透，强调综合研究，积极引入新思想、新技术和新方法，重视理论与实践结合，强调地理学为经济建设服务，尤其是为农业服务，并身体力行，为推动中国地理学的发展和促进科研水平的提高，作出了重大贡献。自20世纪50年代以来，他不断开拓并指导了中国自然区划、黄河中游土壤侵蚀与保持、华北水利与农业、提高坡地持续生产力、全球环境变化及其影响等自然地理综合研究工作，继而又倡议开展陆地系统科学研究，其论著部分收录在《自然地理综合工作六十年??黄秉维文集》（科学出版社，1993）和《自然地理综合研究??黄秉维文集》（商务印书馆，2003）中。
黄秉维对中国自然区划的研究始于1930年代末，1940年代发表的“中国之植物区域”及“中国之气候区域”，在中国早期部门区划中具有开拓意义。1959年主编的《中国综合自然区划（初稿）》为中国最详尽而系统的全国自然区划专著。1950年代后半期，他提出要综合研究地表的物理、化学和生物过程，这比发达国家约早30年。1953年他首次完成黄河中游土壤侵蚀方式分类，编制出中国第一幅1:400万黄河中游土壤侵蚀分区图。黄秉维主张按自然区划来观察气候变化，对全球变化中的危险地带开展研究，要研究中国在农、林、牧业和能源利用方面对于全球变暖问题所应采取的积极对策和措施，指出地理学有必要研究适合中国情况的区域可持续发展战略，以50年为主要目标时间，以此带动地球系统科学的建立。
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