Presipitasi adalah proses yang terjadi ketika setiap dan semua bentuk partikel air jatuh dari atmosfer dan mencapai tanah. Ada dua sub-proses yang menyebabkan awan untuk melepaskan air hujan, proses peleburan dan proses es kristal. Saat tetesan air mencapai ukuran kritis, jatuh terkena tarikkan gravitasi dan gesekan. Tetesan yang jatuh meninggalkan bagian lainnya mengalami turbulensi yang memungkinkan tetes kecil jatuh lebih cepat dan akan menyusul untuk bergabung dan bersama-sama turun.
Sub-proses lain yang dapat terjadi adalah proses pembentukan es kristal. Hal ini terjadi ketika es berkembang di awan dingin atau dalam formasi awan tinggi di atmosfer di mana suhu beku terjadi. Ketika tetesan air di dekatnya mendekati kristal beberapa tetesan menguap dan mengembun pada kristal. Kristal tumbuh sampai ukuran kritis dan jatuh sebagai salju atau es. Kadang-kadang, saat es jatuh melalui udara elevasi yang lebih rendah, mereka mencair dan berubah menjadi hujan.
Endapan air bisa jatuh ke badan air atau mungkin jatuh ke tanah. Hal ini kemudian tersebar dalam beberapa cara. Air dapat tergenang pada benda atau dekat permukaan benda atau dapat dibawa dan melalui darat ke saluran sungai, atau mungkin menembus ke dalam tanah, atau mungkin tertahan oleh tanaman. Ketika curah hujan kecil dan jarang, persentase yang tinggi dari curah hujan dikembalikan ke atmosfer oleh penguapan.
Porsi curah hujan yang muncul di permukaan sungai disebut limpasan. Limpasan dapat berkontribusi sebagai sumber aliran air permukaan, limpasan bawah permukaan, atau limpasan air tanah. Limpasan permukaan berjalan di atas permukaan tanah dan melalui saluran permukaan untuk meninggalkan daerah tangkapan disebut daerah aliran sungai atau DAS. Bagian dari aliran permukaan yang mengalir di atas permukaan tanah menuju saluran sungai disebut aliran darat. Total limpasan terbatas di saluran sungai disebut debit sungai.