自然水文循环具有诸多显著的特点。其一，自然水文循环是一个相对稳定的、错综复杂的动态系统。水在自然界中通过蒸发、降水等过程循环流动，给人类带来了巨大的能源和自然资源，但水循环远非是一个简单的蒸发、降水重复过程。水资源的质与量及其分布状况是自然历史发展的产物，它既有历史继承性的一面，又有不断变化发展新生性的一面。虽然目前还难以详细地研究水文循环的历史演化的全貌，但地史学、地貌学、古水文地质及古气候的研究成果已经证明了水文循环是个不断演化的过程。同时，自然水文循环又是一个错综复杂的动态平衡系统。在水循环的过程中涉及到蒸发、蒸腾、降水、下渗、径流等各个环节，而且这些环节相互交错进行。例如蒸发现象既存在于海洋、江河、湖沼和冰雪等水体表面，也存在于土壤、植物的蒸发和蒸腾作用，甚至连动物、人体也无时无地不在进行水分的蒸发。虽然我们常常将蒸发看成是水循环的起点，但是实际上，水的整个循环过程是无始无终的，蒸发贯穿于水循环的全过程，如降水、径流过程中随时随地都存在蒸发现象。正是水循环的这种复杂动态系统特性，使得水在地球上不断得以循环往复更新，滋养着地球上的万物。

    其二，在水的自然循环中，不但存在水量的平衡关系，而且还存在着水质的动态平衡关系，即水质的可再生性。水质的动态平衡关系体现在水由雨、雪降落到地面和自然水体之后，挟带一定量的有机或无机物质，在水的地下、地表径流的运动中，这些物质通过物理稀释、化学反应或被水中的微生物所分解，使得水质维持在原有水平上，在水的整个运动过程中形成一个动态平衡。