Οι βιογεωχημικοί κύκλοι είναι το συλλογικό όνομα για την κυκλική επεξεργασία ορισμένων ουσιών μέσω ζωντανών και μη ζωντανών υλικών στο βιολογικό, γεωλογικό και χημικό σύστημα της Γης. Σχετικά σπάνιοι, οι βιογεωχημικοί κύκλοι συμβαίνουν μόνο σε άτομα που μπορούν να βρεθούν τόσο σε οργανικές όσο και σε ανόργανες ουσίες. Οι πιο συνηθισμένοι βιογεωχημικοί κύκλοι είναι ο κύκλος του αζώτου και του άνθρακα, ακολουθούμενος από τον οξυγόνο και τον υδρολογικό, ή κύκλο νερού.
Το άζωτο δεν αποτελεί μόνο το 78.8 τοις εκατό της ατμόσφαιρας της Γης, βρίσκεται επίσης στις πρωτεΐνες στα περισσότερα οργανικά μόρια. Ο κύκλος αζώτου ξεκινά όταν ορισμένα βακτήρια στο έδαφος κοντά στις ρίζες των φυτών συνδυάζουν άζωτο από τον αέρα με άτομα οξυγόνου ή υδρογόνου για να σχηματίσουν μόρια ΝΟ3, νιτρικών ή ΝΗ3, αμμωνίας, τα οποία τα φυτά στη συνέχεια απορροφούν και επεξεργάζονται. Οι φυτοφάγοι οργανισμοί τρέφονται με τα φυτά για να αποκτήσουν άζωτο και τα παμφάγα ζώα τρέφονται με τα φυτοφάγα ζώα, μεταφέροντας το άζωτο στο σώμα τους. Το χρησιμοποιημένο άζωτο απελευθερώνεται στα ζωικά απόβλητα, τα οποία τρώνε ορισμένα βακτήρια, επιτρέποντας στο άζωτο να απελευθερωθεί πίσω στον αέρα.
Αν και ο άνθρακας είναι μόνο το τέταρτο πιο άφθονο στοιχείο στον κόσμο, είναι το στοιχείο που χρησιμεύει ως βάση για όλα τα έμβια όντα. Ο κύκλος άνθρακα αποτελείται από τον άνθρακα που μετατρέπεται σε οργανική ύλη και στη συνέχεια επιστρέφει σε ανόργανα μόρια. Τα φυτά χρησιμοποιούν άνθρακα, με τη μορφή διοξειδίου του άνθρακα στη διαδικασία της αναπνοής τους κατά τη φωτοσύνθεση και για την κατασκευή ιστών. Τα ζώα αποκτούν άνθρακα μέσω υδατανθράκων, απελευθερώνοντας τα μόρια άνθρακα στον αέρα όταν αναπνέουν. Όταν τα φυτά και τα ζώα πεθαίνουν, ο άνθρακας απελευθερώνεται στον αέρα όταν οι οργανισμοί οξειδώσουν την ύλη.
Ο κύκλος οξυγόνου συνδέεται με τον κύκλο άνθρακα μέσω της αναπνοής των ζώων και των φυτών. Το δεύτερο πιο άφθονο στοιχείο στην ατμόσφαιρα της Γης, το οξυγόνο είναι επίσης απαραίτητο για τα περισσότερα οργανικά υλικά. Το οξυγόνο απελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα από πράσινα φυτά, τα οποία το παράγουν από νερό και διοξείδιο του άνθρακα ως υποπροϊόν της φωτοσύνθεσης. Στη συνέχεια, όλα τα ζώα το εισπνέουν για να επιτρέψουν στο σώμα τους να επεξεργάζεται τα σάκχαρα που χρησιμοποιούν για ενέργεια. Επιπλέον, το οξυγόνο στο νερό ανακυκλώνεται μέσω υδρόβιων φυτών και ζώων με τον ίδιο τρόπο που το οξυγόνο στον αέρα κινείται μέσω της γήινης ζωής.
Ο τελευταίος από τους βιογεωχημικούς κύκλους, ο υδρολογικός κύκλος, αναφέρεται στην κίνηση του νερού. Πάνω από ένα δισεκατομμύριο τόνοι κυκλώνουν νερό συνεχώς στη Γη. Αυτός ο κύκλος βοηθά στη διατήρηση ενεργειακών ισορροπιών. Το νερό εισέρχεται στον αέρα μέσω εξάτμισης σε σημεία υψηλής ενέργειας και μεταφέρεται από τον άνεμο σε σημεία χαμηλής ενέργειας, όπου απελευθερώνεται μέσω βροχόπτωσης. Κατά την επιστροφή του στη Γη, το νερό όχι μόνο αναπληρώνει τα αποθέματα νερού, που πίνουν τα ζώα, απορροφάται στο έδαφος για να χρησιμοποιηθεί από τα φυτά.