Le cycle de l'eau se compose de trois étapes. Le premier est l'évaporation, car la chaleur du soleil convertit l'eau liquide des rivières, des lacs et des océans en vapeur d'eau. La deuxième étape est la condensation. Lorsque la vapeur d'eau s'élève dans l'atmosphère, elle se refroidit et se condense en gouttelettes d'eau liquide. Les courants de vent transportent cette eau sous forme de nuages. La troisième étape est la précipitation, dans laquelle l'eau retombe sur Terre sous forme de pluie ou de neige.
Après le stade des précipitations, la plupart des eaux de pluie et des chutes de neige retournent vers les lacs ou les océans, où le cycle se répète. L'eau qui tombe dans les régions polaires ou sur les sommets des hautes montagnes peut être emprisonnée dans la glace glaciaire. Une partie de l'eau s'infiltre profondément dans le sol où elle pénètre dans de grandes piscines souterraines appelées aquifères. L'eau des aquifères peut rester intacte pendant des siècles (bien que de plus en plus d'aquifères du monde soient exploités pour irriguer les terres agricoles). La plupart du reste entre dans la biosphère. Les animaux, les plantes et la plupart des autres organismes dépendent totalement de l'eau pour leur survie.
Bien que la dynamique du cycle de l'eau soit assez bien comprise, les régimes météorologiques sont notoirement difficiles à prévoir avec précision au-delà de quelques jours. Même avec l'avènement des superordinateurs, l'interaction complexe du vent et des courants océaniques fait de la prévision météorologique presque autant un art qu'une science.
