Biogeokemiska kretslopp är samlingsnamnet för den cykliska bearbetningen av vissa ämnen genom levande och icke-levande materia i jordens biologiska, geologiska och kemiska system. Relativt sällsynta, biogeokemiska cykler förekommer endast i atomer som finns i både organiska och oorganiska ämnen. De vanligaste biogeokemiska kretsloppen är kvävet och kolets kretslopp, följt av syret och det hydrologiska, eller vatten, kretsloppet.
Kväve utgör inte bara 78.8 procent av jordens atmosfär, det finns även i proteiner i de flesta organiska molekyler. Kvävecykeln börjar när vissa bakterier i jorden nära växtrötterna kombinerar kväve från luften med syre- eller väteatomer för att bilda molekyler av NO3, nitrat eller NH3, ammoniak, som växter sedan absorberar och bearbetar. Växtätande organismer livnär sig på växterna för att få kvävet, och allätande djur livnär sig på växtätarna och flyttar kvävet in i deras kroppar. Använt kväve frigörs i animaliskt avfall, som vissa bakterier äter, vilket gör att kvävet släpps tillbaka till luften.
Även om kol bara är det fjärde vanligaste grundämnet i världen, är det grundämnet som fungerar som bas för allt levande. Kolets kretslopp består av att kol omvandlas till organiskt material och sedan tillbaka till oorganiska molekyler. Växter använder kol, i form av koldioxid, i sin andningsprocess under fotosyntes och för att bygga vävnad. Djur får kol genom kolhydrater och släpper ut kolmolekylerna i luften när de andas. När växter och djur dör släpps kol ut i luften när organismer oxiderar materialet.
Syrets kretslopp är kopplat till kolets kretslopp genom andning av djur och växter. Det näst vanligaste grundämnet i jordens atmosfär, syre är också nödvändigt för de flesta organiskt material. Syre släpps ut i atmosfären av gröna växter, som producerar det från vatten och koldioxid som en biprodukt av fotosyntesen. Sedan andas alla djur in det för att tillåta deras kroppar att bearbeta sockerarterna de använder för energi. Dessutom cirkulerar syre i vatten genom vattenlevande växter och djur ungefär på samma sätt som syret i luften rör sig genom det terrestra livet.
Den sista av de biogeokemiska kretsloppen, den hydrologiska cykeln, hänvisar till vattnets rörelse. Över en miljard ton vatten cirkulerar konstant genom jorden. Denna cykel hjälper till att upprätthålla energibalansen. Vatten kommer in i luften genom avdunstning vid höga energipunkter och förs av vinden till lågenergipunkter där det släpps ut via nederbörd. När det återvänder till jorden fyller vatten inte bara på vattenförsörjningen, som djur dricker, det sugs in i jorden för att användas av växter.