Bay hơi hay bốc hơi là một dạng hóa hơi của chất lỏng trên bề mặt một chất lỏng. Một dạng hóa hơi khác là đun sôi, loại này thường xảy ra trên toàn bộ khối lượng chất lỏng.Bình thường, các phân tử trong một cốc nước không có đủ nhiệt năng để thoát khỏi chất lỏng. Nhưng khi có đủ nhiệt độ, chất lỏng sẽ nhanh chóng chuyển thành dạng hơi (xem điểm sôi). Khi các phân tử va chạm với nhau, chúng chuyển hóa năng lượng cho nhau ở nhiều mức độ đa dạng, phụ thuộc vào cách các phân tử va chạm vào nhau. Đôi khi, sự chuyển hóa này là một chiều đối với những phân tử gần bề mặt, cuối cùng nó sẽ tích tụ đủ năng lượng để bay hơi.Bay hơi là một thành phần then chốt của vòng tuần hoàn nước. Mặt trời (năng lượng mặt trời) làm bay hơi nước từ đại dương, hồ và độ ẩm trong đất và các nguồn nước khác. Trong thủy văn học, bay hơi và thoát hơi nước (một dạng bay hơi từ lỗ khí thực vật) được gọi là sự thoát-bốc hơi nước. Sự bay hơi của nước chỉ diễn ra khi bề mặt nước tiếp xúc với không khí, cho phép các phân tử thoát ra và hình thành hơi nước; hơi nước này sẽ bay lên và tạo ra mây.