בעוד שכמות המים הכוללת בכדור הארץ כמעט ולא משתנה, קיימת תנועה של מים בין המאגרים השונים. מחזור המים הוא התהליך בו מתרחשת תנועה זו.
המים בכדור הארץ נמצאים במספר מאגרים כמו האוקינוסים, האטמוספירה, כיפות הקרח בקטבים, נהרות אגמים ומי התהום. המים יכולים להימצא בכדור הארץ בכל אחד משלושת מצבי הצבירה: גז (אדים), נוזל ומוצק (כגון קרח ).
ראשיתו של מחזור המים כשהשמש מחממת את המאגרים העיליים: אוקיינוסים, אגמים ונהרות וגורמת לאידוי המים בהם. מקור נוסף לאדי מים באטמוספירה הוא המראה של שלג וקרח ישירות לגז. בנוסף לכך מתרחש אידוי מים מפני השטח של צמחים בתהליך הנקרא דיות. יחד עם זאת האוקינוסים הם המקור הראשי לאידוי מים לאטמוספירה, עם כ-90% מכלל אדי המים.
בשלב השני, מטפסים אדי המים באטמוספירה ומתקררים, וכתוצאה מכך חלקם מתעבים לעננים. העננים מושאים על ידי הרוחות ומתפזרים מעל ליבשות ולימים.
השלב השלישי, ירידת המשקעים, מתרחש כאשר חלקיקי המים בענן גדולים מספיק לכדי יצירת טיפות גשם. בתנאי מזג אויר קרים חלקיקי המים יכולים ליצור גם ברד או שלג. למעשה מרבית המשקעים נופלים מעל האוקינוסים והימים (78%), בעוד שרק מיעוט הגשמים והמשקעים האחרים נופלים מעל ליבשות.
המשקעים היורדים על היבשה עשויים להצטרף למאגרי מים עיליים בצורת נגר עילי, הזורם על פני הקרקע לנחלים ולאחר מכן לנהרות ולימים. חלק מהמשקעים מחלחלים אל תוך מאגרי מי התהום. כמות המשקעים המחלחלים תלויה בחדירות למים של סוג הקרקע עליה נופלים המשקעים. מי התהום חוזרים למאגרים העיליים בתהליך של שפיעת מי תהום; כלומר נביעתם של מעיינות התורמים את מימיהם לנהרות. משקעים היורדים כשלג יכולים גם להצטבר על פסגות ההרים וכיפות הקרח בקטבים. באזורים בהם מזג האויר חם מספיק, שלג זה נמס כאשר הטמפרטורות עולות, חלקו מחלחל וחלקו זורם כנגר עילי.
כפי שציינו, כמעט ואין שינוי בכמות המים בכדור הארץ ויחד עם זאת קיים מחסור של מים שפירים לשתיה באזורים רבים. הסיבה לכך נעוצה בעליה בכמות המים השפירים הנצרכת על ידי בני האדם וכן בירידת כמות המים השפירים במחזור המים כתוצאה משינויי אקלים ושינויים אחרים. אודות השינויים במחזור המים ראו כתבתינו: "כיצד מושפע מחזור המים מהשינויים באקלים ומפעילות האדם" .
הסרטון מציג את מחזור המים:
