碳循环是碳在地球上储存和替换的方式。一些主要事件需要数亿年，其他事件则每年发生。

碳进入碳循环的主要途径是火山，以及煤和天然气等化石燃料的燃烧。在历史的大部分时间里，火山是碳循环中最大的碳源，但在过去的一百年里，人们燃烧化石燃料在空气中增加的二氧化碳是火山的一百倍。也就是说，火山每增加一吨二氧化碳到空气中，人们就增加了大约100吨二氧化碳到空气中。

从大气中吸收碳的主要方式是通过生物体的光合作用。其中一部分会随着生物的死亡和分解而释放出来，但也有一部分会被埋在沉积物中。如图所示。沉积物会变成岩石，而像石灰石这样的碳酸盐岩石就含有现在固态的二氧化碳。植物产生的一些碳也成为土壤的一部分，在分解前可以停留很长时间。

另一个过程是将空气中的二氧化碳排出。雨水的风化作用会以稀碳酸的形式冲走二氧化碳。这与岩石发生反应，帮助溶解和破坏岩石。这也最终成为沉积物。

"风化作用是溶解岩石所必需的大气中二氧化碳的大量消耗者"。

一些二氧化碳也溶解在海洋中。现在，海洋每年吸收的二氧化碳比释放的多。然而，这使得海洋更加酸化。

沉积岩中的碳储存量远远大于大气中的二氧化碳（图中没有显示）。最终，随着海洋板块在板块构造中的下沉，碳又回到了空气中。在板块边界的边缘（以及其他一些地方），火山形成并喷出二氧化碳。这就完成了这个循环。