Madde, organizmalar ve biyokimyasal döngülerin geri dönüşümü yoluyla biyosfer içinde akar. Organizmalar yalnızca maddeyi dönüştürür ve tüketmez, böylece maddenin çeşitli biyolojik sistemlerde dönmesi mümkündür. Biyosfer içindeki madde akışının örnekleri arasında su döngüsü ve besin döngüleri bulunur.
Su döngüsü, biyosferdeki madde akışına organizmalar ve çevre arasında geçmesi yoluyla katkıda bulunur. Su bir bitkinin köklerine girdiğinde, bitki tarafından kullanılabilir veya tüketim yoluyla başka bir organizmaya aktarılabilir. Terleme, bir bitkinin yapraklarından su buharlaştığında ve nihayetinde yağmura doğru yoğunlaştığı ve toprağa geri döndüğü, çevrime devam ettiği atmosfere yeniden girdiğinde gerçekleşir.
Besin döngüsü, yaşam için gerekli olan ve daha sonra çeşitli organizmalar tarafından değiştirilen diğer elementleri ve bileşikleri içerir. Örnekler azot çevrimi, karbon çevrimi ve fosfor çevrimidir. Nitrojen döngüsü, belirli bakteriler atmosferik nitrojeni, nitrojen gazının nitrojen fiksasyonu yoluyla amonyağa dönüştürüldüğü gibi diğer organizmalar tarafından kullanılabilen bir forma dönüştürdüğü zaman meydana gelir. Bu bakteriler ayrıca nitrojeni nitratlara veya nitritlere dönüştürebilir, bu daha sonra proteinlerin temelini oluşturabilir. Protein üreticilerini yiyen tüketiciler daha sonra bu besin maddesini biyosferin diğer katmanlarına aktarırlar. Ayrıştırıcılar, ölü organik materyali tekrar amonyak haline dönüştürür ve burada döngü devam ederken toprağa geri döner.
