Phong hóa giải phóng các ion, chẳng hạn như kali (K+) và magiê (Mg2+) vào trong các dung dịch đất. Một số bị hấp thụ bởi thực vật, và phần còn lại có thể liên kết với các hợp phần đất (chất hữu cơ, khoáng sét) hoặc tồn tại tự do trong dung dịch đất. Cân bằng về hàm lượng các ion trong các hợp phần đất khác nhau là cân bằng động - bị chi phối bởi các quá trình trao đổi và hấp phụ cation, anion. Sự chuyển dịch cân bằng có thể xuất phát từ những thay đổi lý học, hóa học của đất.

Cùng với quá trình chua hóa đất, các cation hấp thụ bởi khoáng sét có thể bị trao đổi (bởi H+) và bị rửa trôi. Ngoài ra, axit hóa đất cũng là một trong những nguyên nhân thúc đẩy quá trình phong hóa khoáng sét, giải phóng một số ion độc hại đối với thực vật Al3+ (Al3+ là một trong những thành phần chính cấu tạo nên các silicat của đất). Bón vôi (vôi bột hoặc vôi tôi) được coi là một trong những biện pháp hữu hiệu để cải tạo và ngăn chặn quá trình chúa hóa đất đai.

Mặc dù các nguyên tố như nitơ, kali và phốtpho là cần thiết nhất để thực vật sinh trưởng có thể có rất nhiều trong đất, nhưng chỉ có một phần nhỏ của các nguyên tố này nằm ở dạng hóa học mà thực vật có thể hấp thụ được. Trong các quá trình như cố định đạm và hóa khoáng, các loại vi sinh vật chuyển hóa các dạng vô ích (chẳng hạn như NH4+) thành các dạng có ích (chẳng hạn NO3-) mà cây cối có khả năng sử dụng được. Các quá trình trao đổi, chuyển hóa, tương tác giữa thổ quyển (đất), thủy quyển (nước), khí quyển (không khí) và sinh quyển (quyển sống) thông qua các chu trình sinh địa hóa (chu trình nitơ và chu trình cacbon...) giúp cho vòng tuần hoàn của các nguyên tố này được khép kín.

Các thành phần hữu cơ của đất có nguồn gốc từ các mảnh vụn thực vật (xác lá cây), các chất thải động vật (phân, nước tiểu, xác chết v.v) và các chất hữu cơ chưa phân hủy khác. Các chất này khi bị phân hủy, và tái tổ hợp tạo ra chất mùn, là một loại chất màu sẫm và giàu các chất dinh dưỡng. Về mặt hóa học, chất mùn bao gồm các phân tử rất lớn, bao gồm các este của các axít cacboxylic, các hợp chất của phenol, và các dẫn xuất của benzen. Thông qua quá trình khoáng hóa, các chất hữu cơ trong đất bị phân giải và cung cấp các chất dinh dưỡng cần thiết để thực vật phát triển. Các chất hữu cơ cũng đảm bảo độ xốp cần thiết cho việc giữ nước, khả năng tưới tiêu và quá trình ôxi hóa của đất.

Khô hạn của đất sẽ thúc đẩy sự xâm nhập của ôxy không khí vào đất, đồng thời gia tăng quá trình oxy hóa đất và giảm hàm lượng chất hữu cơ đất. Một ví dụ về điều này có thể xem ở các loại đất tại khu vực Everglades của Florida, ở đó người ta đã tưới tiêu cho nông nghiệp, chủ yếu trong sản xuất mía đường. Nguyên thủy, đất đai ở đây rất giàu các chất hữu cơ, nhưng quá trình ôxi hóa và sự nén đất đã dẫn tới sự phá hủy cấu trúc đất và các chất dinh dưỡng và làm thoái hóa đất.