Istilah siklus biogeokimia berasal dari pergerakan siklus unsur-unsur yang membentuk organisme biologis (bio) dan lingkungan geologi (geo) serta perubahan kimia yang mengintervensi.
Siklus biogeokimia terdiri dari hubungan antara unsur hidup dan unsur mati. Setiap organisme hidup membusuk setelah kematiannya dan melalui proses kimiawi, unsur-unsur yang dihasilkan dari penguraian ini disimpan di biosfer dan didaur ulang untuk digunakan kemudian oleh organisme hidup lain. Siklus biogeokimia yang terpenting adalah air, oksigen, nitrogen, karbon, fosfor, dan belerang.
Siklus biogeokimia dapat berupa siklus gas, dimana unsur-unsur didistribusikan di atmosfer dan air dan kemudian akan digunakan kembali oleh organisme hidup. Mereka juga bisa menjadi siklus sedimen, di mana unsur-unsur disimpan di kerak bumi atau di dasar laut dan tetap di sana untuk waktu yang lama untuk didaur ulang nanti oleh organisme. Atau bisa juga merupakan siklus campuran di mana proses siklus gas dan siklus sedimen digabungkan.
Dengan cara ini, materi bersirkulasi masuk dan keluar ekosistem memungkinkan terbentuknya kehidupan. Dari keadaan unsur, materi membentuk unsur anorganik yang digunakan kembali oleh organisme hidup untuk akhirnya kembali ke keadaan unsur dan memulai siklusnya lagi. Karenanya penting untuk tidak mengubah proses alami dari siklus biogeokimia.
Bumi adalah sistem tertutup di mana materi tidak masuk atau keluar. Zat yang digunakan oleh organisme tidak “hilang”, tetapi dapat mencapai tempat di mana mereka tidak dapat diakses oleh organisme untuk jangka waktu yang lama. Namun, bahan tersebut hampir selalu digunakan kembali dan sering beredar beberapa kali, baik di dalam ekosistem maupun di luarnya.
Ada tiga jenis siklus biogeokimia yang saling berhubungan.
Dalam siklus gas, nutrisi bersirkulasi terutama antara atmosfer (air) dan organisme hidup. Dalam sebagian besar siklus ini, barang-barang didaur ulang dengan cepat, seringkali dalam beberapa jam atau hari. Siklus gas utama adalah siklus karbon, oksigen dan nitrogen.
Dalam siklus nutrisi, nutrisi bersirkulasi terutama di kerak bumi (tanah, batuan, dan sedimen), hidrosfer, dan organisme hidup. Unsur-unsur dalam siklus ini umumnya didaur ulang jauh lebih lambat daripada siklus atmosfer, karena unsur-unsur tersebut tertahan dalam batuan sedimen untuk waktu yang lama, seringkali ribuan hingga jutaan tahun, dan tidak memiliki fase gas. Fosfor dan belerang adalah dua dari 36 elemen yang didaur ulang dengan cara ini.
Dalam siklus hidrologi; air bersirkulasi antara lautan, udara, darat dan organisme hidup, siklus ini juga mendistribusikan panas matahari ke permukaan planet.
