La disponibilità continua di acqua nelle sue diverse forme è dovuta all'esistenza di un ciclo naturale, complesso e perfetto, sostenuto dall'energia solare e dalla forza di gravità. In tale contesto l'acqua viene ciclicamente depurata per effetto dell'evaporazione, del potere filtrante del terreno e dei meccanismi di autodepurazione biologica dei corpi idrici.
Tra atmosfera e idrosfera si registra un equilibrio dinamico che avviene con lo scambio continuo di immensi volumi d'acqua che passano dallo stato di vapore a quello liquido e viceversa. Questo meccanismo di scambio è reso possibile dal flusso di energia continuamente apportato sulla superficie terrestre dall'irraggiamento solare. Sotto l'effetto di questa energia le acque dei mari e degli oceani si riscaldano ed evaporano, formando masse d'aria calde e umide che si sollevano nell'atmosfera e iniziano a raffreddarsi man mano che raggiungono quote più elevate. Il vapore tende così a condensarsi formando minuscoli corpuscoli sferici, le goccioline d'acqua, dalla cui unione si originano le nuvole. (Poiché ad evaporare è l'acqua pura, i minerali e le altre sostanze che vi sono disciolti si depositano causando la salinità dei mari: il processo è quindi una sorta di distillazione alimentata dal Sole che ha l'effetto di purificare l'acqua).
I venti sospingono le nubi verso i continenti. Quando si registra un raffreddamento anche minimo della massa d'aria, le goccioline tendono a fondersi in gocce più grandi che, sensibili alla forza di gravità, cadono al suolo sotto forma di pioggia. Le diverse temperature in cui può avvenire il fenomeno e i differenti processi di aggregazione possono originare diverse forme di precipitazioni come la neve e la grandine, mentre il fenomeno della nebbia è costituito da una nube che si forma a contatto con il suolo senza dar luogo a precipitazioni.
L'acqua, che in precedenza era evaporata, fa ritorno così sulla superficie del pianeta. Se le precipitazioni raggiungono i mari si può innescare semplicemente un nuovo processo di evaporazione. Se invece l'acqua viene a cadere sulla terra emersa, può percorrere diverse strade, che hanno comunque, come fase finale, la definitiva chiusura del ciclo con lo sbocco al mare. Una parte dell'acqua di precipitazione, i cui valori sono in funzione di fattori come la temperatura del suolo, le sue caratteristiche geolitologiche e la ventosità del momento, evapora direttamente a contatto con il terreno. Un'altra frazione, sempre dipendente dai parametri precedenti ma soprattutto dal basso livello di permeabilità del terreno, scorre in superficie, converge nel reticolo idrografico e giunge al mare dopo un tempo di permanenza sul continente relativamente basso. Una terza porzione si infiltra nel sottosuolo, favorita da terreni permeabili perché porosi o fortemente fessurati, dove forma le falde acquifere e dove permane per un tempo maggiore, non di rado dell'ordine delle centinaia o migliaia di anni, prima di giungere di nuovo al mare. Quando l'acqua sotterranea incrocia la superficie terrestre dà luogo a sorgenti, affiorando dal suolo o dal terreno.
Non va trascurata la capacità delle foreste e della vegetazione in generale di influenzare l'evaporazione. Infatti le piante sono in grado di liberare nell'atmosfera, nel corso del processo di traspirazione, grandi quantità di vapore acqueo attraverso gli stomi dell'apparato fogliare, contribuendo al processo che va sotto il nome di evapotraspirazione.