Energia cieplna docierająca ze Słońca do hydrosfery Ziemi powoduje parowanie, topnienie, sublimację, a ograniczenie dopływu tej energii cieplnej jest powodem skroplenia i zamarzania wody. Wobec powyższego woda zmienia stany skupienia. Pod wpływem energii cieplnej odbywają się ruchy konwekcyjne wody w zbiornikach, a w atmosferze zróżnicowanie temperatury doprowadza do zmiany ciśnienia powietrza w różnych częściach kuli ziemskiej i powstania wiatrów transportujących parę wodną w atmosferze. Przyciąganie ziemskie doprowadza z kolei do powrotu wody z atmosfery na powierzchnię ziemi, po której następuje spływ powierzchniowy. Ta która wsiąknęła w grunt odpływa podziemnie do cieków (rzek, potoków, sztucznej sieci wodnej), a następnie do mórz i oceanów. Efektem przyciągania Słońca i Księżyca są pływy (przypływy i odpływy) na oceanach i w niektórych morzach. W gruntach porowatych działanie sił powierzchniowych powoduje podnoszenie kapilarne wody ku górze, a więc wbrew sile grawitacji ziemskiej. Spore ilości wody uwalniane są w wyniku reakcji chemicznych i nuklearnych oraz procesów biologicznych u zwierząt i roślin (np. zielona masa traw wysuszona do tzw. siana bądź mączki). Zmiany kierunków przepływu wód i jej zasobów wynikają z bytowania i działalności człowieka za pomocą różnego rodzaju budowli i urządzeń inżynierskich (np. sieci wodne i ściekowe, budowle piętrzące, zbiorniki wodne, ujęcia wodociągowe i nawadniające, przepompownie polderowe itp.). To ciągłe przemieszczanie się wody między litosferą (nawet do głębokości ok. 0,8 km), a atmosferą (do wysokości ok. 16 km) nazywa się krążeniem, albo obiegiem wody w przyrodzie.
Odbywa się ono przy różnych stanach skupienia wody i trwa cyklicznie w obiegu zamkniętym. Wyróżnia się dwie fazy:
- atmosferyczną - obejmującą parowanie wody z oceanów i mórz, transport pary nad kontynenty, kondensacja i opad atmosferyczny,
- kontynentalną - gdzie woda opadowa w części spływa po powierzchni terenu, a w części infiltruje w litosferę i przepływa podziemnie w strefie saturacji bardzo powoli (zazwyczaj ruchem laminarnym) w porównaniu do spływającej powierzchniowo. Wody te mogą trafiać bezpośrednio do mórz i oceanów lub za pośrednictwem cieków (potoków, rzek, kanałów i rowów), w których panują dość duże prędkości zaliczane do ruchu burzliwego.
Te dwie fazy obejmują jeden cykl krążenia wody w tzw. obiegu dużym. Istnieją ponadto tzw. obiegi małe lub lokalne. Polegają one na wymianie wody między wodami powierzchniowymi i atmosferycznymi, np. woda paruje z oceanów i mórz, a następnie ulega kondensacji i w postaci opadów wraca do tych akwenów wodnych z których wyparowała. Również na kontynencie zachodzi mały obieg, polegający na wyparowaniu z niego wody, a po kondensacji pary, opady atmosferyczne trafiają na tę lub okoliczną powierzchnię. Czas trwania obiegu dużego szacowany jest w dość szerokim przedziale od 2000 - 3600 lat, przy czym współczesna literatura uściśla go na ok. 2500 lat. Obiegi małe zachodzą szybko, a czas ich trwania jest stosunkowo krótki. Z teoretycznych założeń i obliczeń wyznaczono, że woda w hydrosferze wymienia się w całości co 2800 lat, lecz istnieje duże zróżnicowanie tempa wymiany w różnych fazach krążenia.