מחזור ביו-גיאוכימי מתאר את מסלול המעבר של יסוד כימי או של פרודה בין החומר החי (הביוטי) והדומם (הא-ביוטי) בטבע. 
מאזן החומרים של כדור הארץ מתקיים במערכת סגורה: היסודות נעים באופן מחזורי בין מרכיביה הביוטים והא-ביוטים של המערכת האקולוגית; לכדור הארץ לא נוסף חומר ממקור חיצוני והוא גם לא מאבד דבר לחלל (למעט אירועים חריגים של מטאוריטים). זה בניגוד, למשל, למאזן האנרגיה, שהיא מערכת פתוחה המקבלת אנרגיה מהשמש ומאבדת אנרגיה לחלל החיצון. 
זמן השהות של היסודות במאגרים השונים נע בין טווחי זמן קצרים של שעות וימים לטווחי זמן ארוכים מאוד של עידנים גיאולוגיים (מיליוני שנים). במילים אחרות, במרבית המקרים היסודות ממוחזרים, אבל ישנם גם מקרים שבהם היסודות נצברים במבלעים (נקראים גם מאגרים) למשך תקופות זמן ארוכות, לדוגמה הפחמן שאגור בדלקים המחצביים. 

המחזורים הביו-גיאוכימיים החשובים ביותר הם:

מאגר הידע