水循環(huán)是指水由地球不同的地方透過吸收太陽以來的能量轉變存在的模式到地球中另一些地方，例如：地面的水份被太陽蒸發(fā)成為空氣中的水蒸氣。而水在地球的存在模式包括有固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)。而地球中的水多數存在于大氣層中、地面、地底、湖泊、河流及海洋中。水會透過一些物理作用，例如：蒸發(fā)、降水、滲透、表面的流動和表底下流動等，由一個地方移動至另一個地方。如水由河川流動至海洋。

水循環(huán)指水在一個既沒有起點亦沒有終點的循環(huán)中不斷移動或改變存在的模式。當水在地球中移動時，將會在氣態(tài)、固態(tài)和液態(tài)，三個狀態(tài)中不斷轉變。水由一個地方移動至另一個地方所需的時間可以秒作單位，亦可以是數以千年計。而地球中的總水量約為1.37 X 10^9km^3，其中以包含海洋的含水量。而盡管水在水循環(huán)中不斷改變，但地球的含水量基本不變。

水會透過各種物理變化或生物物理變化而達成移動。而蒸餾和降水在整個水循環(huán)中擔當一個非常重要的角色，這兩個過程于每年令505,000 km^3的水產生移動。它們亦令地球中大部分水產生移動。河流所帶動的水流只屬于中等，而由冰直接升華至水蒸氣更是非常少。

以下會列出一些涉及水循環(huán)的過程:

• 降水：一些空中凝結的水從空中墜下至地面或海面，而下雨則成為最常見的降水現象。當然落雪、落冰雹、霧、雪丸和雪雨也是降水的現象之一。而每年大約有505,000 km^3透過降水，這個現象返回陸地或海洋。當中有398,000 km^3會返回海洋當中。
• 植物截留 ： 當降水時，未必全部的水份會落到地面或海洋。有一部分的水會被樹林、樹木的葉所欄截，通常這些水會再被蒸發(fā)至大氣層中，而只有少數被欄截的水會由樹木降回地面。
• 溶雪：當雪溶時，則會產生一些逕流。
• 逕流：這是指水由一處移動至另一處，這包括地面逕流和地底的逕流。 當發(fā)生逕流，水會滲入到地底、蒸發(fā)入空氣、儲存于湖泊或水庫， 或被人提取作農業(yè)用途或作其他用途。
• 滲透：水由地面流入地底。當水滲入泥土后，會令泥土變得濕潤或變成地下水。
• 地下徑流：水于地下蓄水層或地下水位線以上的空間流動。當被泵、于泉源或最終流回海洋，水是會返回地面。水會在較滲入地面地方海拔低的地方返回地面。而因為地心吸力或由地心吸力所產生的壓力關系，地下水會以非常緩慢的速度流動或是補充，所以地下水會存于地下蓄水層一段非常長的時間。
• 蒸發(fā)：指當水由地面或大量的水中轉變成氣態(tài)即水蒸氣返會大氣層，而此過程中需要的能量主要是來自太陽。蒸發(fā)往往涉及植物的蒸騰作用，但整體上仍然會把它們計算為蒸散量。在大氣層中，大約百份之九十的水份是來自蒸發(fā)，而另外的百份之十是來自植物的蒸騰作用。年總蒸發(fā)量大約是 505,000 km^3，其中 434,000 km^3是蒸發(fā)自海洋的。
• 升華：指固態(tài)水即冰或雪直接轉變成氣態(tài)即水蒸氣。
• 移流：指固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)的水在大氣層中移動。沒有移流，水只會在海洋中被蒸發(fā)卻沒有任何水降至陸地。
• 凝結：指水蒸氣在空氣中轉變成液態(tài)的水，從而產生云和霧。

儲水量

地球的水會貯存在整個水循環(huán)中不同的地方，而這些地方便是貯水處。在地球中最大的貯水處為海洋，它的貯水量是地球的總含水量的97%，而第二大的貯水處是以固體形式貯存水的冰帽及冰河。而整個生物圈所存的水則為最少的。

水于水循環(huán)中各部分平均停留的時間

表中顯示水分子于水循環(huán)中各部分的平均停留時間。然而，這些數據只是平均值，當中水分的停留時間是絕對有機會長過或短過平均值。

地下水在離開前可于地底停留超過一萬年。因水會透過蒸發(fā)、蒸騰、溪流的流動和地下水的補充離開泥土及水在地面中的分布是非常廣泛，所以水只會被短暫地儲存于泥土中。而水在蒸發(fā)或蒸騰后及凝結或降水前，會存于大氣層中大約九日。

在水文學，有兩個方法去估計水的停留時間。常用方法主要是依賴質量守恒定律和假設既定的儲水處的儲水量是大概不變的。這個方法是透過找出進出存水處的水量比例以估計水的停留時間。在概念上，這相當于計算填滿一個空的、或沒有水分流出的容器所需的時間。反之，則是計算水分從一個裝滿水的、或沒有水分進入的容器中完全流失所需的時間。

而另一個方法是用同位素技術去尋找水的停留時間，而這技術會多用于地下水。這技術是水文學的分域??同位素水文學。

隨時間的改變

在過往幾個世紀中，因為全球變暖的關系，加速了降水及蒸發(fā)的速度。而暖的空氣亦提供了一個比較大的空間而儲存水分，所以水循環(huán)亦變得越來越劇烈。

在2007年政府間氣候變化專門委員會在科學范疇上一致通過一個關于政策制定的總結，而其目的是要在二十一世紀中繼續(xù)增強整個水循環(huán)，但這不代表會增強全部地區(qū)的降水量。在二十一世紀中，亞熱帶地區(qū)的降水量將會下降，令發(fā)生干旱的機會增加。而緯度越高、越接近兩極的亞熱帶地區(qū)（如地中海盆地、南非、澳洲南部，以及美國西南部等），干燥的程度則越高。赤道地區(qū)的氣候傾向濕，而年降雨量亦相應的上升。

冰川退縮是其中一種水循環(huán)的改變。自1850年的冰川因降水量不及水分經升華及溶雪流失的速度而令退縮的范圍擴大。

一些人為的活動亦可以改變水循環(huán)：

• 農業(yè)
• 改變大氣層的化學成分
• 興建水壩
• 森林采伐和造林
• 從井提取地下水
• 從河流提取用水
• 都市化

對氣候的影響

水循環(huán)的能量主要來自太陽。全球有86%的水份蒸發(fā)是來自大海，而大海則透過蒸發(fā)降低溫度。當沒有來自蒸發(fā)的冷卻作用時，溫室效應會令表面溫度升至67℃和變成一個更暖的行星。

而大部分光能會照射至熱帶的海洋。在蒸發(fā)發(fā)生后，水蒸氣上升至大氣層及被風吹離熱帶。而大部分蒸氣會在熱帶中凝結成雨，以釋放的潛能則會令空氣變暖。而這會產生大氣環(huán)流。

對生物地質化學循環(huán)的影響

水循環(huán)是眾多生物地質化學循環(huán)之一。而水流在眾多的生物地質化學循環(huán)中皆扮演著重要的角色。徑流多負責把被腐蝕的沉積物與磷由陸地傳送至水中生物。在陸地被水流侵蝕后，一些可溶的鹽便會溶入水中。而海水的鹽度亦被此控制。在耕地中使用含有豐富磷的肥料且遇到大雨時，大量此類肥料會被沖至河流中，令湖泊被富營養(yǎng)化。水流及地下水流在氮循環(huán)中亦有舉足輕重的作用，它們皆為水中生物帶來大量氮化物。然而氮化物亦產生一個很嚴重的問題，當農場把含有硝酸鹽的肥料經水道系統排放至墨西哥灣，在密西西比河的出口便會產生一個缺氧的海洋區(qū)域。水流在碳循環(huán)中負責傳送一些已被侵蝕巖石及泥土以被視為一個重要的角色。