Thuật ngữ chu trình địa hóa sinh học xuất phát từ sự chuyển động có tính chu kỳ của các yếu tố hình thành nên cơ thể sinh vật (bio) và môi trường địa chất (địa chất) và sự thay đổi hóa học can thiệp.
Chu trình sinh địa hóa bao gồm sự kết nối giữa các yếu tố sống và không sống. Bất kỳ sinh vật sống nào cũng bị phân hủy sau khi chết và thông qua một quá trình hóa học, các nguyên tố sinh ra từ sự phân hủy này sẽ được lắng đọng trong sinh quyển và được tái chế để sử dụng sau đó cho một sinh vật sống khác. Các chu trình sinh địa hóa quan trọng nhất là nước, oxy, nitơ, carbon, phốt pho và lưu huỳnh.
Các chu trình sinh địa hóa có thể là các chu trình khí, nơi các nguyên tố được phân bố trong khí quyển và nước và sau đó chúng sẽ được tái sử dụng bởi các sinh vật sống. Chúng cũng có thể là các chu kỳ trầm tích, nơi các nguyên tố được lắng đọng trên vỏ trái đất hoặc dưới đáy biển và lưu lại đó trong một thời gian dài để được các sinh vật tái chế sau này. Hoặc chúng có thể là các chu trình hỗn hợp trong đó các quá trình của chu trình khí và chu trình trầm tích được kết hợp.
Bằng cách này, vật chất luân chuyển trong và ngoài hệ sinh thái cho phép hình thành sự sống. Từ trạng thái nguyên tố, vật chất tạo thành các nguyên tố vô cơ được các cơ thể sống tái sử dụng để cuối cùng trở lại trạng thái nguyên tố và bắt đầu lại chu trình. Do đó tầm quan trọng của việc không làm thay đổi quá trình tự nhiên của chu trình sinh địa hóa.
Trái đất là một hệ thống khép kín, nơi vật chất không đi vào hoặc rời đi. Các chất được sinh vật sử dụng không bị “mất đi”, nhưng chúng có thể đến những nơi mà sinh vật không thể tiếp cận được trong một thời gian dài. Tuy nhiên, vật liệu hầu như luôn được tái sử dụng và thường xuyên luân chuyển nhiều lần, cả trong hệ sinh thái và bên ngoài chúng.
Có ba loại chu trình sinh địa hóa liên kết với nhau.
Trong chu trình khí, các chất dinh dưỡng luân chuyển chủ yếu giữa khí quyển (nước) và các cơ thể sống. Trong hầu hết các chu kỳ này, các mặt hàng được tái chế nhanh chóng, thường trong vòng vài giờ hoặc vài ngày. Các chu trình khí chính là chu trình cacbon, oxy và nitơ.
Trong các chu trình dinh dưỡng, các chất dinh dưỡng lưu thông chủ yếu trong vỏ trái đất (đất, đá và trầm tích), thủy quyển và các cơ thể sống. Các nguyên tố trong các chu kỳ này thường được tái chế chậm hơn nhiều so với các chu trình khí quyển, bởi vì các nguyên tố được giữ lại trong đá trầm tích trong một thời gian dài, thường là hàng nghìn đến hàng triệu năm và không có pha khí. Phốt pho và lưu huỳnh là hai trong số 36 nguyên tố được tái chế theo cách này.
Trong chu trình thủy văn; nước luân chuyển giữa đại dương, không khí, đất liền và các sinh vật sống, vòng tuần hoàn này cũng phân phối nhiệt mặt trời trên bề mặt hành tinh.
