Ciclul carbonului este mijlocul prin care atomii de carbon sunt schimbati între viețuitoare, sol, oceane și cer; sau biosferă, geosferă, hidrosferă și, respectiv, atmosferă. Există aproximativ 1,000,000 de gigatone de carbon pe Pământ, majoritatea fiind blocate în roci sedimentare și nu ajunge niciodată la suprafață. La suprafață, carbonul se angajează continuu într-un schimb dinamic de consum și producție. Acest schimb activ este denumit ciclul carbonului.
Atmosfera conține aproximativ 750 de gigatone de carbon, majoritatea sub formă de dioxid de carbon (CO2). La sfârșitul ciclului carbonului, carbonul este drenat continuu prin 1) procesul de fotosinteză, care folosește dioxidul de carbon pentru a crea carbohidrați și 2) părțile mai reci ale oceanelor, care sunt capabile să absoarbă dioxidul de carbon. La sfârșitul ciclului carbonului de producție, carbonul atmosferic este reînnoit continuu prin următoarele procese: respirația plantelor și animalelor și degradarea lor; arderea combustibililor fosili; reacții calcaroase; eliberarea de dioxid de carbon de către zonele calde ale oceanului; și erupții vulcanice. Arderea umană a combustibililor fosili a dezechilibrat ușor ciclul global al carbonului sau bugetul, rezultând o atmosferă cu niveluri în creștere de dioxid de carbon.
Biosfera conține aproximativ 600 de gigatone de carbon, reprezentând cel mai condensat bazin de carbon de pe Pământ. Prin ciclul carbonului, carbonul circulă în și în afara biosferei, pe măsură ce plantele și animalele respiră, excretă, pier și efectuează fotosinteza. Solul sub formă de materie organică, pe care plantele și animalele devin atunci când mor, conține aproximativ 1,500 de gigatone de carbon. O parte din acest carbon se scufundă adânc în Pământ în roci sedimentare, fără să iasă la suprafață niciodată. O parte din ea ajunge în oceane și se dizolvă. Oceanele adânci conțin o cantitate substanțială de carbon, aproximativ 38,000 de gigatone.
Aproximativ 5.5 gigatone de emisii de combustibili fosili sunt eliberate în atmosferă în fiecare an de către industria umană, creând un ciclu figurativ al carbonului de vârf. S-au format coaliții internaționale pentru a limita aceste emisii, cu succes moderat până acum. Zăcămintele de cărbune rămase însumează aproximativ 3,000 de gigatone de carbon, iar rezervele rămase de petrol și gaze reprezintă aproximativ 300.