Le cycle de l'eau est un cycle géochimique au cours duquel l'eau (substance chimique de formule H2O) parcourt un ou plusieurs circuits à la surface de notre planète, avec changement(s) d'état, avant de retourner à son réservoir initial. Sur Terre, l'eau existe sous ses 3 états (solide, liquide, gazeux), et séjourne plus ou moins longtemps dans différents réservoirs naturels, entre lesquels l'échange d'eau est constant : les océans et les mers, l'atmosphère, la biosphère et les eaux de surface ou souterraines des continents. Ce cycle est entretenu et animé par l'énergie thermique du soleil, qui permet des changements d'état de l'eau tout en la maintenant constamment en mouvement.
L'eau liquide, présente dans les immenses masses océaniques, les cours d'eau et les étendues fermées (lacs, marais, glaciers,...) s'évapore et se dilue dans l'atmosphère (seule l'eau s'évapore, et pas les substances dissoutes qu'elle peut renfermer), où elle existe principalement sous forme de vapeur invisible (c'est un gaz) ou sous forme condensée (gouttelettes ou de cristaux de glace minuscules) : les nuages. Les végétaux, et notamment les arbres des forêts, restituent également de grandes quantités d'eau à l'atmosphère par évapotranspiration. Les grandes forêts du globe jouent ainsi un rôle essentiel dans le cycle de l'eau.
Les vents déplacent les masses d'air, et donc la vapeur d'eau et les nuages, qui sont à l'origine de précipitations : liquides (pluie) ou solides (neige, grêle). L'eau liquide ruisselle à la surface des sols, ce qui donne naissance aux différents types de cours d'eau (ruisseaux, torrents, rivières, fleuves) ou s'infiltre en profondeur, engendrant la formation de nappes d'eau souterraines (nappes phréatiques par ex.), qui finissent, parfois après de très longues périodes, à rejoindre les circuits classiques de l'eau sur les continents. Les eaux douces issues de l'évaporation, des précipitations, de la fonte des glaciers et de l'écoulement à la surface des continents retourne inévitablement à leur réservoir d'origine : l'océan. Le cycle accompli est alors complet.
Chaque année, et sur l’ensemble des continents, on a calculé qu'environ 65% des précipitations s’évaporaient et retournaient à l'atmosphère, 25% ruisselaient à la surface sous la forme de cours d'eau, et environ 10% s’infiltraient dans les sols et les roches du sous-sol.