Istilah kitaran biogeokimia berasal dari pergerakan kitaran unsur-unsur yang membentuk organisma biologi (bio) dan persekitaran geologi (geo) dan perubahan kimia campur tangan.
Kitaran biogeokimia terdiri daripada hubungan antara unsur hidup dan bukan hidup. Mana-mana organisma hidup terurai setelah kematiannya dan melalui proses kimia, unsur-unsur yang dihasilkan dari penguraian ini disimpan di biosfer dan dikitar semula untuk digunakan kemudian oleh organisma hidup lain. Kitaran biogeokimia yang paling penting adalah air, oksigen, nitrogen, karbon, fosforus, dan sulfur.
Kitaran biogeokimia boleh menjadi kitaran gas, di mana unsur-unsur disebarkan di atmosfera dan air dan kemudian akan digunakan kembali oleh organisma hidup. Mereka juga dapat menjadi siklus sedimen, di mana unsur-unsur disimpan di kerak bumi atau di dasar laut dan tinggal di sana untuk waktu yang lama untuk dikitar semula kemudian oleh organisma. Atau mereka boleh menjadi kitaran campuran di mana proses kitaran gas dan kitaran sedimen digabungkan.
Dengan cara ini, jirim beredar masuk dan keluar dari ekosistem yang memungkinkan pembentukan kehidupan. Dari keadaan unsur, jirim membentuk unsur - unsur anorganik yang digunakan semula oleh organisma hidup untuk akhirnya kembali ke keadaan unsur dan memulakan kitar semula. Oleh itu pentingnya tidak mengubah proses semula jadi kitaran biogeokimia.
Bumi adalah sistem tertutup di mana jirim tidak masuk atau keluar. Bahan yang digunakan oleh organisma tidak "hilang", tetapi mereka dapat mencapai tempat di mana mereka tidak dapat diakses oleh organisma untuk jangka waktu yang panjang. Walau bagaimanapun, bahan tersebut hampir selalu digunakan dan sering beredar berkali-kali, baik di dalam ekosistem dan di luarnya.
Terdapat tiga jenis kitaran biogeokimia yang saling berkaitan.
Dalam kitaran gas, nutrien beredar terutama di antara atmosfer (air) dan organisma hidup. Dalam kebanyakan kitaran ini, barang dikitar semula dengan cepat, selalunya dalam beberapa jam atau hari. Kitaran gas utama adalah karbon, oksigen dan nitrogen.
Dalam siklus nutrien, nutrien beredar terutama di kerak bumi (tanah, batu, dan sedimen), hidrosfera, dan organisma hidup. Unsur-unsur dalam kitaran ini umumnya dikitar semula lebih lambat daripada pada kitaran atmosfera, kerana unsur-unsur tersebut disimpan dalam batuan sedimen untuk waktu yang lama, seringkali ribuan hingga jutaan tahun, dan tidak mempunyai fasa gas. Fosfor dan sulfur adalah dua daripada 36 unsur yang dikitar semula dengan cara ini.
Dalam kitaran hidrologi; air beredar di antara lautan, udara, darat dan organisma hidup, kitaran ini juga menyebarkan haba suria di permukaan planet.
