العمليات الأربع الرئيسية التي تشكل جزءًا من دورة الماء هي:
التبخر: هذه العملية هي تحول الماء من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية (بخار الماء) بفعل الحرارة. يحدث التبخر بشكل رئيسي من المسطحات المائية مثل المحيطات والبحار والبحيرات والأنهار.
التكثف: هذه العملية هي تحول بخار الماء في الغلاف الجوي إلى قطرات ماء سائلة أو بلورات ثلجية، مشكلة الغيوم. يحدث التكثف عندما يبرد الهواء الرطب ويرتفع إلى طبقات الجو العليا.
الهطول: هذه العملية هي نزول الماء من الغلاف الجوي إلى سطح الأرض في صورة أمطار أو ثلوج أو برد. يحدث الهطول عندما تصبح قطرات الماء أو بلورات الثلج في الغيوم ثقيلة جدًا بحيث لا يستطيع الهواء حملها.
الجريان السطحي: هذه العملية هي حركة الماء على سطح الأرض، سواء في الأنهار والجداول أو في صورة جريان سطحي مباشر. يتدفق الماء في النهاية إلى المسطحات المائية الكبيرة، مثل المحيطات، حيث يبدأ دورة الماء من جديد.