指地球上的水连续不断地变换地理位置和物理形态（相变）的运动过程.又称水分循环或水文循环.地球上的水包括海洋中的水、大陆上的水、大气中的水及地下水等,以汽态、液态和固态形式存在.水循环可以描述为如下的图式：在太阳辐射能的作用下,从海陆表面蒸发的水分,上升到大气中；随着大气的运动和在一定的热力条件下,水汽凝结为液态水降落至地球表面；一部分降水可被植被拦截或被植物散发,降落到地面的水可以形成地表径流；渗入地下的水一部分从表层壤中流和地下径流形式进入河道,成为河川径流的一部分；贮于地下的水,一部分上升至地表供蒸发,一部分向深层渗透,在一定的条件下溢出成为不同形式的泉水；地表水和返回地面的地下水,最终都流入海洋或蒸发到大气中.（见图）
环节 水循环是多环节的自然过程,全球性的水循环涉及蒸发、大气水分输送、地表水和地下水循环以及多种形式的水量贮蓄.
蒸发是水循环中最重要的环节之一.由蒸发产生的水汽进入大气并随大气活动而运动.大气中的水汽主要来自海洋,一部分还来自大陆表面的蒸散发.大气层中水汽的循环是蒸发－凝结-降水-蒸发的周而复始的过程.海洋上空的水汽可被输送到陆地上空凝结降水,称为外来水汽降水；大陆上空的水汽直接凝结降水,称内部水汽降水.一地总降水量与外来水汽降水量的比值称该地的水分循环系数.全球的大气水分交换的周期为10天.在水循环中水汽输送是最活跃的环节之一.
中国的大气水分循环路径有太平洋、印度洋、南海、鄂霍茨克海及内陆等 5个水分循环系统.它们是中国东南、误南、华南、东北及西北内陆的水汽来源.西北内陆地区还有盛行西风和气旋东移而来的少量大西洋水汽.
陆地上（或一个流域内）发生的水循环是降水－地表和地下径流－蒸发的复杂过程.陆地上的大气降水、地表径流及地下径流之间的交换又称三水转化.流域径流是陆地水循环中最重要的现象之一.
地下水的运动主要与分子力、热力、重力及空隙性质有关,其运动是多维的.通过土壤和植被的蒸发、蒸腾向上运动成为大气水分；通过入渗向下运动可补给地下水；通过水平方向运动又可成为河湖水的一部分.地下水储量虽然很大,但却是经过长年累月甚至上千年蓄集而成的,水量交换周期很长,循环极其缓慢.地下水和地表水的相互转换是研究水量关系的主要内容之一,也是现代水资源计算的重要问题.
类型及水交换周期 水循环系统是多环节的庞大动态系统,自然界中的水是通过多种路线实现其循环和相变的.其范围可由地表向上伸展至大气对流层顶以上,地表向下可及的深度平均约1000米.全球性的水循环称为大循环,由海洋、陆地和一系列大小区域的水循环所组成.水循环按其发生的空间又可以分为海洋水循环、陆地水循环（包括内陆水循环）.因此,水循环的尺度大至全球,小至局部地区.从时间上划分,可以是长时期的平均,也可以是短时段的状况.相应的,研究水循环时,研究的区域可大至全球、某一流域,也可小至某一地域内的土壤或地下含水层内的水循环,时间也可长可短.
水循环使地球上各种形式的水以不同的周期或速度更新.水的这种循环复原特性,可以用水的交替周期表示.由于各种形式水的贮蓄形式不一致,各种水的交换周期也不一致（见表）.
研究意义 当前已经把水循环看作为一个动态有序系统.按系统分析,水循环的每一环节都是系统的组成成分,也是一个亚系统.各个亚系统之间又是以一定的关系互相联系的,这种联系是通过一系列的输入与输出实现的.例如,大气亚系统的输出——降水,会成为陆地流域亚系统的输入,陆地流域亚系统又通过其输出——径流,成为海洋亚系统的输入等.以上的水循环亚系统还可以细分为若干更次一级的系统.
水循环把水圈中的所有水体都联系在一起,它直接涉及到自然界中一系列物理的、化学的和生物的过程.水循环对于人类社会及生产活动有着重要的意义.水循环的存在,使人类赖以生存的水资源得到不断更新,成为一种再生资源,可以永久使用；使各个地区的气温、湿度等不断得到调整.此外,人类的活动也在一定的空间和一定尺度上影响着水循环.研究水循环与人类的相互作用和相互关系,对于合理开发水资源,管理水资源,并进而改造大自然具有深远的意义.