Air bumi terus-menerus bertransisi melalui siklus hidrologi. Beberapa proses alam menyebabkan air berubah wujud dari padat menjadi cair menjadi gas. Ketika air menjadi gas, ia memasuki atmosfer dengan salah satu dari tiga cara berbeda.
Ketika air dipanaskan sampai titik didihnya, ia menjadi uap air dan memasuki atmosfer. Energi dari matahari menyebabkan air menghangat dan menguap. Sejumlah besar air di awan di atmosfer berasal dari air yang menguap dari lautan dan akhirnya mengembun di bagian atas atmosfer. Namun, air dapat menguap dari tanah dan permukaan lainnya juga.
Sekitar 10% air di atmosfer adalah hasil transpirasi, sebuah proses di mana uap air dilepaskan oleh daun tanaman, menurut Survei Geologi AS. Akar tanaman mengambil air dari tanah. Sebagian air ini dilepaskan ke atmosfer sebagai uap ketika bukaan kecil di daun, yang disebut stomata, terbuka selama fotosintesis.
Sublimasi melibatkan transisi air dari wujud padatnya langsung ke wujud gasnya, tanpa fase cair di antaranya. Es biasanya berubah langsung menjadi uap air pada ketinggian tinggi, di mana kelembaban relatif rendah, angin kering hadir dan sinar matahari berlimpah.