1939年除夕之夜，冼星海应邀出席抗敌演剧三队的内部联欢晚会，光未然现场朗诵了新作长诗《黄河》，“掌声刚落，星海同志霍地站起来，把歌词抓在手里说，我有把握写好它。接着是更热烈的掌声，杂以欢呼，祝贺这诗与音乐的心灵的契合。”（光未然：《黄河大合唱的诞生》）3月26日，冼星海以饱满的创作热情，写下了《黄河大合唱》的第一个音符，他把对祖国命运的思索、对民族灾难的忧愤、对锦绣河山的赞颂、对抗战必胜的信念、对人民群众的情感，全部倾注在这部“千载谁堪伯仲间”的杰作中，如黄河之水，汹涌澎湃，一泻千里。
在创作过程中，冼星海力图创造出既借鉴西方康塔塔的体裁，又具有浓郁民族风格的新形式音乐，他曾对田冲谈及，“一提到颂，很容易使人想到赞美诗，我是在国外学西洋音乐的，我不能把黄河颂谱成教堂里的赞美诗，所以，我曾经想从昆曲中能找到一些适合民族风格的旋律，但又行不通，古老的曲调不能把黄河的气魄和作者的意图表达出来……作者心目中的黄河是活生生、有生命力的，它既是母亲，又是一个巨人”。经过六个昼夜的连续奋战和反复推敲，3月31日，《黄河大合唱》的初稿杀青，冼星海又用一周时间完成乐曲的配器。在他看来，“《黄河》的创作，虽然是在一个物质条件很缺乏的延安产生，但它已经创立了现阶段新型的救亡歌曲了。”（冼星海：《我怎样写黄河》）
4月13日晚，抗敌演剧三队在陕北公学礼堂首演《黄河大合唱》（邬析零指挥），光未然亲自朗诵《黄河之水天上来》，《黄河颂》《黄河怨》由田冲、蒋旨暇演唱。首演效果在冼星海眼中显然并不完美，在5月11日庆祝鲁艺成立一周年纪念晚会的演出中，独唱换上了鲁艺音乐系的陈地和莎莱，合唱队和乐队也全部由鲁艺师生组成，冼星海亲自指挥。据何其芳回忆，“冼星海穿上一套黑色哔叽的中山服，很整齐。他一手拿着指挥棒，挥动两只手臂指挥，有力极了。”演出结束后，毛泽东等中央领导同志都给予充分肯定，冼星海在日记中写道：“今晚的大合唱可算是中国空前的音乐晚会，我永不忘记今天晚上的情形。”《黄河大合唱》也由此成为延安的保留曲目，“为抗战发出怒吼，为大众谱出呼声”（周恩来题词）。
美国记者埃德加·斯诺在观看《黄河大合唱》后这样评价：“我在延安第一次听到冼星海的作品，这位年轻作曲家的乐曲和合唱曲现在从黄河到黄海到处都在演奏……虽然它有许多从外国借来的东西，它仍然是中国的”，并对毛泽东表示，“这是我在中国听到的最好的大合唱了”。（斯诺：《为亚洲而战》）
1944年，爱泼斯坦访问延安，与叶君健合作将《黄河大合唱》的歌词译成英文，《黄河大合唱》由此登上国际舞台，蜚声海外，成为世界反法西斯的杰出战歌。1945年10月24日，在联合国成立庆祝大会上，美国著名歌唱家保罗·罗伯逊用英文演唱《黄河颂》。1955年10月30日，莫斯科举行冼星海逝世十周年纪念音乐会，全苏广播交响乐团用俄语首演《交响大合唱黄河》。正如严良堃所言：“《黄河大合唱》在海外侨胞中引起了非常大的反响，在其巨大的艺术感召力下，来自不同地域的华夏同胞被包融在共同的民族情感中。”1992年，《黄河大合唱》被评为“20世纪华人音乐经典”。
