1954年，为解决黄河中游的水土保持问题，刘东生第一次参加了对黄土高原的研究考察项目，通过对河南会兴镇老乡窑洞的调查，对中国的黄土研究产生了很大兴趣。之后，他设计了对我国黄土高原网状考察方案，刘东生与调查小组完成了对黄土高原从南向北、从东到西10条大剖面的考察，掌握了大量的第一手资料，通过研究古红色土，提出古土壤的黄土沉积观点，他用数学方法对黄土的搬运与沉积进行模型研究，论证了黄土是一个具有独特古气候意义的地质建造，确定了我国的黄土的历史已有250万年。并对黄土高原进行大量野外考察和实验分析上的基础上，确立了
“新风成学说”，把风成沉积作用从黄土高原顶部黄土层拓展到整个黄土序列，并确定了物源——搬运——沉积——沉积后变化这一完整过程，突破了传统的第四纪四次冰期学说，为全球变化研究奠定了基础。
为解读黄土这本“天书”，刘东生走遍了大江南北、踏遍千沟万壑，野外考察经常风餐露宿，艰苦程度可想而知。刘东生先生在回答“研究黄土是否枯燥的问题”时曾经说过“其中的乐趣难以形容”，“如果没有兴趣就不会做了”。是呀，如果没有对黄土研究的钟爱，何以坚持研究黄土六十余载，使得人们感慨：他把黄土看成自己的生命。