清咸丰五年八月十三日，黄河在河南兰阳北岸铜瓦厢决口。黄水先流向西北，后折转东北，夺山东大清河入渤海。铜瓦厢以东数百里的黄河河道自此断流，原本穿苏北汇入黄海的大河迅即化为遗迹。这是黄河距今最近的一次大改道。河决之后，黄水将口门刷宽达七八十丈，一夜之间，黄水北泻，豫、鲁、直三省的许多地区顿被殃及。而清政府采取“暂行缓堵”的放任态度，无疑更加剧了这场灾难的广度和深度。一时间黄水浩瀚奔腾，水面横宽数十里甚至数百余里不等。由于铜瓦厢地处河南东部，改道之后黄水北徙，流向直隶和山东，因此河南主要受冲的灾区只有兰仪、祥符、陈留、杞县等数县，“泛滥所至，一片汪洋。远近村落，半露树梢屋脊，即渐有涸出者，亦俱稀泥嫩滩，人马不能驻足”。直隶的开州、长垣、东明等州县，也成了黄水泛滥的区域。
这次黄河改道，受灾最重的还是山东省。山东巡抚崇恩向朝廷奏报：“近日水势叠长，滔滔下注，由寿张、东阿、阳谷等县联界之张秋镇、阿城一带串过运河，漫入大清河，水势异常汹涌，运河两岸堤埝间段漫塌，大清河之水有高过崖岸丈余者，菏濮以下，寿东以上尽遭淹没。其他如东平、汶上、平阴、茌平、长清、肥城、齐河、历城、济阳、齐东、惠民、滨州、蒲台、利津等州县，凡系运河及大清河所经之地均被波及。兼因六月下旬七月初旬连日大雨如注，各路山坡沟渠诸水应有运河及大清河消纳者，俱因外水顶托，内水无路宣泄，故虽距河较远之处，亦莫不有泛滥之虞。”半月后，他在另一份奏报中进一步统计说：“黄水由曹濮归大清河入海，历经五府二十余州县”。按照当时的建制，山东省被划为十府，其中鲁西南西北诸府均沦为灾区。