Chu trình dinh dưỡng rất quan trọng vì nó tái chế các thành phần quan trọng của hệ sinh thái trở lại môi trường để sử dụng tiếp. Các chu trình cacbon, nitơ và phốt pho là một trong những chu trình quan trọng nhất.
Trong chu kỳ carbon, thực vật loại bỏ carbon dioxide khỏi khí quyển để thực hiện quá trình quang hợp. Động vật tiêu thụ thực vật và trả lại khí cacbonic cho khí quyển trong quá trình hô hấp. Động vật phân hủy và động vật ăn mòn cũng giúp tái chế carbon dioxide khi chúng phân hủy các chất hữu cơ đã chết và thải khí vào khí quyển.
Trong chu trình nitơ, vi khuẩn cố định nitơ chuyển đổi nitơ trong khí quyển thành amoniac trong nước và đất. Vi khuẩn nitrat hóa sử dụng amoniac, biến nó thành nitrat và các sản phẩm phụ nitrit. Những vi khuẩn này rất cần thiết cho các hệ sinh thái vì chúng mang nitơ vào đất để thực vật sử dụng. Động vật tiêu thụ thực vật và trả lại nitơ cho đất qua phân và khi chết. Vi khuẩn khử nitơ trả lại nitơ cho bầu khí quyển.
Photpho đi vào đất và nước qua dòng chảy từ đá chứa photphat. Tương tự như chu trình cacbon và nitơ, thực vật sử dụng phốt pho và động vật tiêu thụ thực vật để sau đó trả lại phốt pho cho môi trường thông qua quá trình phân hủy.
Hoạt động của con người làm thay đổi chu trình dinh dưỡng, đôi khi có những tác động bất lợi nghiêm trọng. Nước thải có hàm lượng phốt phát và nitrat nặng từ nông nghiệp và nước thải làm tăng thêm nhiều chất dinh dưỡng cho đường nước hơn mức cần thiết. Việc bổ sung các chất dinh dưỡng dư thừa, hoặc hiện tượng phú dưỡng, làm thay đổi thành phần loài của các vùng nước và làm giảm đa dạng sinh học. Hiện tượng phú dưỡng gây ra hiện tượng tảo nở hoa khổng lồ, ngăn chặn ánh sáng mặt trời và cướp đi chất dinh dưỡng từ các sinh vật sống ở tầng đáy.
