Biogeokemijski ciklusi zajednički je naziv za cikličku obradu određenih tvari kroz živu i neživu tvar u biološkim, geološkim i kemijskim sustavima Zemlje. Biogeokemijski ciklusi se relativno rijetko javljaju samo u atomima koji se mogu naći i u organskim i u anorganskim tvarima. Najčešći biogeokemijski ciklusi su ciklus dušika i ugljika, a slijede ciklus kisika i hidrološki ili vodeni ciklus.
Dušik ne samo da čini 78.8 posto Zemljine atmosfere, on se također nalazi u proteinima u većini organskih molekula. Ciklus dušika počinje kada određene bakterije u tlu u blizini korijenja biljaka kombiniraju dušik iz zraka s atomima kisika ili vodika kako bi formirale molekule NO3, nitrata ili NH3, amonijaka, koje biljke zatim apsorbiraju i obrađuju. Organizmi biljojedi hrane se biljkama kako bi dobili dušik, a svejede životinje se hrane biljojedima, prenoseći dušik u njihova tijela. Iskorišteni dušik oslobađa se u životinjskom otpadu koji pojedu određene bakterije, dopuštajući da se dušik vrati u zrak.
Iako je ugljik tek četvrti najzastupljeniji element na svijetu, on je element koji služi kao baza za sva živa bića. Ugljični ciklus sastoji se od pretvaranja ugljika u organsku tvar, a zatim natrag u anorganske molekule. Biljke koriste ugljik u obliku ugljičnog dioksida u procesu disanja tijekom fotosinteze i za izgradnju tkiva. Životinje dobivaju ugljik kroz ugljikohidrate, otpuštajući molekule ugljika u zrak kada dišu. Kada biljke i životinje umru, ugljik se oslobađa u zrak kada organizmi oksidiraju materiju.
Ciklus kisika povezan je s ciklusom ugljika kroz disanje životinja i biljaka. Drugi najzastupljeniji element u Zemljinoj atmosferi, kisik je također bitan za većinu organskih materijala. Kisik u atmosferu ispuštaju zelene biljke koje ga proizvode iz vode i ugljičnog dioksida kao nusproizvoda fotosinteze. Zatim ga sve životinje udišu kako bi omogućile svom tijelu da preradi šećere koje koriste za energiju. Osim toga, kisik u vodi kruži kroz vodene biljke i životinje na isti način na koji se kisik u zraku kreće kroz zemaljski život.
Posljednji od biogeokemijskih ciklusa, hidrološki ciklus, odnosi se na kretanje vode. Preko milijardu tona vode neprestano kruži Zemljom. Ovaj ciklus pomaže u održavanju energetske ravnoteže. Voda ulazi u zrak isparavanjem na visokim energetskim točkama, a vjetar se pomiče do niskoenergetskih točaka gdje se oslobađa putem oborina. Po povratku na Zemlju, voda ne samo da nadopunjuje zalihe vode, koju životinje piju, ona se upija u tlo kako bi je koristile biljke.