Air di bumi berada pada suatu ruang disebut dengan hydrosphere yang terbentang sekitar 15 km ke atas dan permukaan bumi sampai lapisan atmosfir dan sekitar 1 km ke bawah permukaan bumi sampai pada lapisan lithosphere. Air tersebut bergerak di sepanjang ruang hydrosphere melalui alur jaringan yang kompleks membentuk suatu daur perputaran gerakan massa air yang disebut daur hidrologi (hydrologic cycle).
Daur hidrologi merupakan bagian pokok dan konsep dasar pemahaman ilmu hidrologi yang menjelaskan keberadaan beberapa proses terkait dengan perputaran air yang tidak pernah berhenti. Secara skematis proses daur hidrologi tersebut disajikanpada Gambar dibawah Sebagian massa air terangkat ke atas permukaan bumi melalui proses penguapan (evaporasi) di laut dan di permukaan bumi, yaitu berupa penguapan dan tampungan air di sungai, danau, waduk, permukaan tanah serta transpirasi dan tanaman. Proses penguapan dapat terjadi karena adanya pemanasan oleh matahari sebagai sumber energi bagi alam. Uap air yang terangkat ke atas ini menjadi bagian atmosfir dan melalui proses kondensasi dapat terbentuk butir awan. Suatu kondisi klimatologi tertentu dapat membawa butir awan tersebut ke atas daratan membentuk awan hujan (rain cloud).
Tidak semua butir awan hujan tersebut akan jatuh sampai di permukaan bumi sebagai hujan, ukuran butir awan hujan yang tidak cukup berat untuk melawan gaya gesekan dan gaya tekan udara ke atas akan melayang dan diuapkan kembali menjadi awan. Bagian yang sampai di bumi dikatakan sebagai hujan (precipitation) yang sebagian akan tertahan oleh tanaman dan bangunan yang akan diuapkan kembali. Bagian ini merupakan air hujan yang tak terukur dan disebut intersepsi (interception). Bagian yang sampai di permukaan tanah akan mengalir sebagai limpasan permukaan (overland flow) menuju ke tampungan aliran berupa saluran atau sungai menuju laut. Sebelum sampai di saluran atau sungai limpasan permukaan tersebut akan mengalami proses infiltrasi ke bawah permukaan tanah yang sebagian akan bergerak terus ke bawah merupakan air perkolasi menuju zona tampungan air tanah (aquifer, groundwater storage) dan sebagian lain bergerak mendatar di bawah permukaan tanah sebagai subsurface flow atau aliran antara (interfiow) menuju ke saluran, tampungan waduk, danau, sungai atau laut. Seringkali bagian yang melimpas menuju alur sungai disebut dengan aliran permukaan tanah (surface runoff). Rangkaian proses alam tersebut berjalan secara terus menerus membentuk daur hidrologi. Secara kuantitatif daur hidrologi membentuk proses imbangan air yang secara global dapat ditunjukkan seperti pada Tabel 1.1.
Tabel 1.1. Imbangan air tahunan di bumi (Sumber: Applied Hydrology, Chow, dkk., 1988)
| Item | Satuan | Laut | Daratan |
| Luas | km2 | 361 .300.000 | 148.800.000 |
| Hujan | km3/tahun | 458.000 | 119.000 |
| mm/tahun | 1.270 | 800 | |
| in/tahun | 50 | 31 | |
| Penguapan | km3/tahun | 505.000 | 72.000 |
| mm/tahun | 1.400 | 484 | |
| in/tahun | 55 | 19 | |
| Limpasan ke laut dari: | km3/tahun | — | 44.700 |
| Sungai | km3/tahun | — | 2.200 |
| Aliran air tanah | km3/tahun | — | 47.000 |
| Total limpasan | mm/tahun | — | 316 |
| in/tahun | — | 12 |