水分循环（ hydrologic cycle ），海洋、陆地水和大气的水随时随地都通过相变和运动进行着大规模的交换，这种交换过程称为地球水分循环。在太阳辐射的作用下，地球上的水体、土壤和植物叶面的水分通过蒸发和蒸腾作用进入大气，通过气流被输送到其它地方。

在一定条件下，水汽遇冷凝结成云致雨，又回到地面。在重力作用下，降落到地面的水经流动汇集到江河湖海，在运动过程中，水又重新产生蒸发、输送、凝结、降水和径流等变化。所谓径流是指降雨及冰雪融水在重力作用下沿地表或地下流动形成的水流。

据估算，地球上每年参加水文循环的总水量平均为577000立方公里(折合水深为1130毫米)，而大气对流层中的水分总量约为12900立方公里（折合水深25毫米）。这些水分通过蒸发和降水每年平均更换约45次，即更新期约8天。河川径流的更新期约16天，土壤水约1年。地球上各种水体在水文循环中有不同的更新期（见水资源）。