Bilans wodny to liczbowy wyraz obiegu wody w przyrodzie, czyli równanie ustalające równowagę między ilością wody przybywającej i ubywającej w określonym miejscu i czasie. Równanie to obrazuje krążenie wody w cyklu hydrologicznym, obejmującym atmosferę, ziemię i oceany i składającym się z obiegu dużego i małego. W obiegu dużym występuje parowanie oceanów, przemieszczenie się chmur i pary wodnej nad kontynentami, następnie skraplanie oraz spływ z lądów i oceanów. Obiegiem małym nazywa się lokalną wymianę wody między atmosferą a wodami powierzchniowymi. Wielkość opadu, odpływu i retencji czyli naturalnego zjawiska okresowego magazynowania wody opadowej , opóźniające jej odpływ z danego terenu, dla określonego obszaru wyraża się grubością warstwy wody w milimetrach albo objętością masy wody w metrach sześciennych lub kilometrach sześciennych. Bilanse wodne mogą być opracowywane dla lądów, oceanów, krajów, regionów, poszczególnych dorzeczy lub zlewni i obejmować okresy roczne, wieloletnie, lata mokre lub suche, okresy wegetacyjne, letnie, zimowe. Sporządza się je dla stanów rzeczywistych lub przewidywalnych.

W bilansie wodnym obszaru uwzględnia się po stronie zysków:

- opady atmosferyczne,

- kondensację pary wodnej w postaci osadów,

- zasoby wodne z poprzedniego okresu (wody zretencjonowane),

- spływ powierzchniowy z sąsiednich obszarów,

- podziemne przesiąkanie wody z sąsiednich obszarów;

Natomiast po stronie ubytków:

- straty spowodowane parowaniem,

- odpływ powierzchniowy na inne obszary,

- podziemne przesiąkanie do sąsiednich obszarów,

- zasoby pozostawione na okres następny (retencja).

Obszary, na których ilość wody po stronie zysków jest większa niż jej straty w ciągu roku, mają dodatni bilans wodny. Nadwyżki wody magazynowane są w morzach, jeziorach, rzekach , które odprowadzają je do mórz , część wody znajduje się pod powierzchnią Ziemi. Obszary o dodatnim bilansie znajdują się w strefach równikowej , umiarkowanej. Na suchych, pustynnych obszarach, gdzie roczna suma opadów jest mniejsza niż potencjalne parowanie, bilans wodny jest ujemny. Obszary o ujemnym bilansie wodnym znajdują się w klimacie suchym i skrajnie suchym strefy zwrotnikowej oraz w klimacie kontynentalnym suchym strefy umiarkowanej.

Na bilans wodny duży wpływ wywiera szata roślinna, która spełnia rolę retencyjną zatrzymując nadmiar wody. Retencyjną funkcję spełniają też: pokrywa śnieżna, bagna, mokradła i wody podziemne.