马兰黄土是晚更新世，距今约7万年以来的黄土，属于典型的风力堆积物，沉积了L1序列（见中国黄土表1）的黄土地层。标准剖面地点在北京门头沟区斋堂川北山坡上，因附近清水河右岸有马兰阶地而命名。马兰黄土广泛分布于燕山南麓、太行山东麓及山东泰山、鲁山山麓和山东半岛北侧山麓与山间盆地中。

马兰黄土为淡灰黄色，疏松、无层理、颗粒较均匀，以粉砂为主，呈块状，大孔隙显著，垂直节理发育，底部常有基岩碎屑。层中钙质结核小而少，常零散分布，偶夹黑垆土型古土壤。黏土矿物以伊利石、蒙脱石和少量高岭土、针铁矿等为主。厚度从数米到数十米不等，如秦岭北翼仅2～5米，甘肃兰州可达50米，其以假整合覆盖在下覆地层离石黄土层之上。与离石黄土相比，马兰黄土更加疏松，多虫孔和植物残体。在马兰黄土中段可见哺乳动物化石方氏鼢鼠、鸟类化石鸵鸟等，以及大量孢粉，较多木本植物，与一些蕨类和苔藓的孢子。北京斋堂剖面马兰黄土中的古土壤，¹⁴C测年为（2.3±0.15）万年。在洛川剖面，马兰黄土厚35米，分2个粗粒层和中间1个细粒层，记录了距今7万～5万年、2万～1万年2个干冷气候期。

马兰黄土大致可分为两大沉积区系，北部为热黄土区，物质主要来源于亚洲内陆干旱地区；南部为冷黄土区，物质主要来源于青藏高原。高原隆起和其特殊的地形效应及由以产生的东亚季风、绕流西风和高原季风的相互作用以及源区物质的差异，可能是导致黄土上述差异的主要原因。