Vòng tuần hoàn của nước bao gồm ba giai đoạn. Đầu tiên là bay hơi, vì sức nóng của mặt trời chuyển đổi nước lỏng từ sông, hồ và đại dương thành hơi nước. Giai đoạn thứ hai là cô đặc. Khi hơi nước bốc lên bầu khí quyển, nó lạnh đi và ngưng tụ thành những giọt nước lỏng. Các luồng gió mang theo nước này như những đám mây. Giai đoạn thứ ba là lượng mưa, trong đó nước rơi trở lại Trái đất dưới dạng mưa hoặc tuyết.
Sau giai đoạn lượng mưa, hầu hết nước mưa và tuyết rơi đều tìm đường trở lại hồ hoặc đại dương, nơi chu kỳ lặp lại. Nước rơi xuống vùng cực hoặc trên các đỉnh núi cao có thể bị mắc kẹt trong băng hà. Một số nước ngấm sâu vào lòng đất nơi nó đi vào các bể lớn dưới lòng đất được gọi là các tầng chứa nước. Nước trong các tầng chứa nước có thể vẫn không bị xáo trộn trong nhiều thế kỷ (mặc dù ngày càng có nhiều tầng chứa nước trên thế giới đang được khai thác để tưới cho đất nông nghiệp). Phần lớn phần còn lại đi vào sinh quyển. Động vật, thực vật và hầu hết các sinh vật khác hoàn toàn phụ thuộc vào nước để tồn tại.
Mặc dù các động lực của chu kỳ nước đã được hiểu khá rõ, nhưng các kiểu thời tiết nổi tiếng là khó dự đoán chính xác sau một vài ngày. Ngay cả khi siêu máy tính ra đời, sự tác động lẫn nhau phức tạp của gió và các dòng hải lưu khiến dự báo thời tiết gần như trở thành một môn nghệ thuật giống như một môn khoa học.
