כמות המים בכדור הארץ, בשלושת מצבי הצבירה היא קבועה, אולם לא כך הדבר ביחס שביניהם, כי המים משנים את צורתם באופן תמידי. כדור הארץ עם האטמוספרה המקיפה אותו, מהווים מערכת סגורה וקיים מחזור מים מאוזן בטבע. אין איבוד מים ואין תוספת במערכת הזו. במהלך התקופות הגיאולוגיות, חלו תנודות ושינויים משמעותיים בכמות כל אחד מהמרכיבים. כאשר כמות החומר המוצק (קרח) עולה, יורדת כמות הנוזל (מים) באוקיינוסים ולהיפך.

הגיאולוגים טוענים שלפני שלושה מיליון שנה הייתה תקופה בין קרחונית חמה והמים הגיעו לגובה של 50 מטרים מעל לפני הים הנוכחי. לעומת זאת בתקופה הקרחונית האחרונה, שטחים נרחבים של כדור הארץ היו מכוסים קרח ופני הים היו נמוכים ב 100 מטרים מפני הים של היום. מעריכים שאם כל הקרח בעולם ימס בקטבים ובהרים, המים יעלו באוקיינוסים לגובה של 70 מטרים מעל לפני הים של היום ויכסו שטחים נרחבים ביבשות.

המים המלוחים בכדור הארץ מהווים 96.5%  ורק 3.5%  הם מים מתוקים. ( מליחות הים התיכון היא בסביבות 3% וים המלח למעל מ 30% ), מבין המים המתוקים, 70% נמצאים במצב של קרח בקרחונים למיניהם, 29% נמצאים באקוויפרים (בעומק האדמה) ורק 1% נמצאים על פני היבשה. 87% מהמים שעל היבשות, נמצאים באגמים,  11% נמצאים בתוך ביצות, ורק 2% זורמים בנחלים ובנהרות.

האדם משתשש רק ב 0.3% מהמים המתוקים לצרכיו ויתר 99.7% מהמים אינם בשימוש . למים המתוקים יש PH7 , כלומר הם נמצאים במצב מאוזן מבחינת חומציות בסיסיות. למי הים המלוחים יש PH8 , כלומר הם במצב בסיסי, והגשם החומצי המושפע מתעשייה המזהמת את האוויר, מגיע לחומציות של PH4  .

קרוב ל 10% מהיבשה של היום מכוסה קרח, בעיקר באנטארקטיקה ובגרינלנד, שם שכבת הקרח מגיעה לעומק של שלושה קילומטרים. באנטארקטיקה נמצאת היבשה מתחת לפני הים, בגלל לחץ שכבות הקרח הכבדות הלוחצות על היבשה. יש השערה של חוקרים שהמים הגיעו לכדור הארץ לפני מספר מיליארדי שנים על ידי שביט קרח שנפל בכוכב הלכת הצעיר.

כמות הגשם היורדת בחלקי תבל שונה מאוד. למשל בהרי הוואי הטרופית יורדים בין 10,000 מ"מ לבין 15,000 מ"מ גשם בממוצע רב שנתי לעומת אזורים נרחבים בצ'ילה שם לא יורדים גשמים כלל, או רק מעט טפטופים פעם ב 15 שנה. גם אחוז הלחות היחסית באטמוספרה, שונה באופן משמעותי באזורים השונים. במדבריות היבשים, הלחות היחסית מאוד נמוכה וביערות הגשם היא מאוד גבוהה ועולה על 90% ברוב ימות השנה.

יש גם הבדלים בכמות האנרגיה שצריכים להשקיע על מנת להביא את המים לרתיחה ולאיוד בגבהים השונים. נקודת הרתיחה של המים יורדת כשעולים לגובה (שם לחץ האטמוספרה נמוך יותר). בגובה פני הים נקודת הרתיחה היא ב 100 מעלות צלזיוס ובגובה של שלושה ק"מ, המים רותחים רק ב 90 מעלות צלזיוס. על מנת שהמים יעברו ממצב נוזל למצב של גז (אדים) דרושה אנרגיה של פי 7 מזו הדרושה עד לרתיחה.