Le cycle de l'eau (ou cycle hydrologique) est la circulation continue de l'eau sur la Terre à travers ses différents états (liquide, solide et gazeux) et compartiments (océans, atmosphère, rivières, lacs, glace, eaux souterraines). Il est alimenté par l'énergie solaire et la gravité.
Les étapes principales sont : évaporation (des océans, lacs et sols, alimentée par la chaleur solaire), transpiration (les plantes libèrent de l'eau dans l'atmosphère par leurs feuilles), condensation (la vapeur d'eau se refroidit et forme des nuages), précipitation (neige, pluie, grêle), ruissellement (l'eau s'écoule en surface vers les rivières et les océans) et infiltration (l'eau pénètre dans le sol jusqu'aux aquifères). Chaque jour, environ 1 400 km³ d'eau s'évaporent, principalement depuis les océans.
Le temps de résidence de l'eau varie énormément : environ 9 jours dans l'atmosphère, des semaines à des mois dans les rivières, des années à des millénaires dans les océans, et des milliers d'années dans les glaciers et aquifères profonds. Le changement climatique intensifie le cycle de l'eau : plus d'évaporation, plus de précipitations globalement mais réparties de façon plus inégale, avec des événements de précipitation plus extrêmes.