在自然因素與人類活動影響下，自然界各種形態的水處在不斷運動與相互轉換之中，形成了水文循環。水循環是指地球上各種形態的水在太陽輻射、地心引力等作用下，通過蒸發、水汽輸送、凝結降水、下滲以及徑流等環節，不斷地發生轉換的周而複始的運動過程。
形成水文循環的內因是固態、液態、氣態水隨著溫度的不同而轉移交換，外因主要是太陽輻射和地心引力。太陽輻射促使水分蒸發、空氣流動、冰雪融化等，它是水文循環的能源，地心引力則是水分下滲和徑流回歸海洋的動力。人類活動也是外因，特別是大規模人類活動對水文循環的影響，既可以使各種形態的水相互轉換和運動，加速水文循環，又能抑製各種形態水之間的相互轉化和運動，減緩水文循環的進程。但水文循環並不是單一的和固定不變的，而是由多種循環途徑交織在一起，不斷變化、不斷調整的複雜過程。
大循環、小循環
按水分循環的過程可將水循環分為大循環（或稱海陸循環）與小循環（包括海循環和陸循環）。
海陸之間的水分交換稱為大循環。由於海陸分布不均勻與大氣環流的作用，構成了地球上水的若幹個大循環，這些循環隨季節有所變動。在大循環過程中交織著一些小循環。由海洋麵上蒸發的水汽，再以降水形式直接落到海洋麵上，或從陸地蒸發的水汽再以降水形式落到陸麵上，這種循環為小循環。在太陽光照及重力的作用下，地球上的水，由水圈進入大氣圈，經過岩石圈表層（以及生物圈），再返回水圈，如此循環往複。水循環的上限大致可達地麵以上16千米的高度，即大氣的對流層，下限可達地麵以下平均2千米左右的深度，即地殼中空隙比較發達的部分。
在水分循環過程中，天空、地麵與地下的水分，通過降水、蒸發下滲、徑流等方式進行水分交換，海洋水與陸地水也進行水分交換。海洋向陸地輸送水汽，而陸地水形成徑流注入海洋。河流中的水，日夜不停地注入海洋，其來源主要是天空中的降水，而形成降水的天空水汽，主要靠地球表麵的蒸發。如果大陸上的降水量的蒸發量和降水量相同，便沒有多餘的水量注入海洋，由此可見，大陸上的降水量要比蒸發量大。這些多餘的水汽量顯然是從海洋上來的，因而海洋上的蒸發量必然比降水量大，才能有多餘的水汽輸送到大陸，而大陸產生徑流注入海洋，這才能構成海陸間的水文循環。
海洋向大陸輸送水汽並不是單方麵的，而是海陸水汽交換的結果。從海洋上蒸發的水汽借助氣流帶向大陸，而大陸上蒸發的水汽又隨著氣流被帶向海洋，前者比後者大，因此，海洋向大陸的有效水汽輸送量為兩者之差。據估計這部分水汽，大約隻占海洋蒸發量的8％。在海陸水文交換構成水分循環的過程中，並不是一成不變的水的“團團轉”，而是由無數個蒸發—降水—徑流的小循環交織而成。由於地麵受太陽輻射強弱的不同及地理條件的差異，造成了水循環在各地區和不同年份都有很大的差別，也形成了多水的濕潤地區和少水的幹旱地區，每個地區在時程上也存在著洪澇年份和幹旱年份的差別。