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水並不是靜止地儲存在各處，而是非常活躍地變化，改變它的形態，改變它的位置。這些轉變過程令水不斷在地球的表面作循環運動，使水文圈與大氣圈、岩石圈及生物圈互相聯繫起來。

水的運動既然是循環不息，因此可以從不同的環節開始描述；但因水分循環涉及的範圍廣闊，故此分作三部分來說明。

落到陸地表面的降水，部分會被表土吸收，並向下滲入土壤之內；這稱為下滲作用（infiltration）。下滲程度在降水初期較大，因降水前土壤含水量較低；其後逐步遞減，最後趨於穩定。下滲速度和數量，與降水強度和歷時、以及表層物質的疏鬆程度和孔隙度有關。

下滲到表層物質的水分，或儲存其中，然後被植物的根部吸收；或被直接蒸發。水分較多時，則在重力作用下，順著地勢在表層內流動，成為表層流（throughflow）。

當水點沿著岩石的孔隙滲入離地面較深處，便儲存為地下水（ground water），其過程為滲透作用（percolation）。地下水較多時亦會在岩石中流動，成為地下水流。

表層流和地下水流都會直接滲入水體或以泉水形式流出陸地表面。

落到水體的降水，或經歷一段時期的儲存，或被蒸發回大氣中。

被截留的降水，部分終於落到陸地表面上，與直接落下的降水匯合。

落到陸地上的降水，除了被蒸發和下滲外，部分會儲存在地面的低窪地方，並開始在地面流動、匯合，形成地表流（overland flow），規模越來越大，並且匯流到河流湖海中。

地面的河流，把從四周收集到的水分，陸續送到湖泊和海洋。

上述的水分轉化、輸送與交換的過程，便是自然界的水分循環（water cycle）。據估算，海洋上的蒸發量大於降水量，陸地上的降水量大於蒸發量。這樣，在水分循環過程中，海洋多支出的水汽，由陸地徑流來補償；陸地上空水汽不足部分，則由海洋上空的水汽來補充；在全球的範圍內，水分循環便處於平衡狀態。

水分循環是自然界的能量轉化和物質循環的重要方式之一，對自然環境的形成和人類生活都有重大的影響，特別是淡水的供應。