Ο κύκλος του άνθρακα είναι το μέσο με το οποίο ανταλλάσσονται άτομα άνθρακα μεταξύ των ζωντανών πραγμάτων, του εδάφους, των ωκεανών και των ουρανών. ή βιόσφαιρα, γεωσφαίρα, υδρόσφαιρα και ατμόσφαιρα, αντίστοιχα. Υπάρχουν περίπου 1,000,000 γιγατόνοι άνθρακα στη Γη, τα περισσότερα από τα οποία είναι κλειδωμένα σε ιζηματογενή πετρώματα και δεν φτάνουν ποτέ στην επιφάνεια. Στην επιφάνεια, ο άνθρακας εμπλέκεται συνεχώς σε μια δυναμική ανταλλαγή κατανάλωσης και παραγωγής. Αυτή η ενεργή ανταλλαγή αναφέρεται ως κύκλος άνθρακα.
Η ατμόσφαιρα περιέχει περίπου 750 γιγατόνους άνθρακα, κυρίως με τη μορφή διοξειδίου του άνθρακα (CO2). Στο τέλος της κατανάλωσης του κύκλου του άνθρακα, ο άνθρακας αποστραγγίζεται συνεχώς από 1) τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης, η οποία χρησιμοποιεί διοξείδιο του άνθρακα για τη δημιουργία υδατανθράκων και 2) τα ψυχρότερα μέρη των ωκεανών, τα οποία είναι ικανά να απορροφούν διοξείδιο του άνθρακα. Στο τέλος της παραγωγής του κύκλου του άνθρακα, ο ατμοσφαιρικός άνθρακας αναπληρώνεται συνεχώς με τις ακόλουθες διαδικασίες: αναπνοή φυτών και ζώων και αποσύνθεση τους. η καύση ορυκτών καυσίμων· αντιδράσεις ασβεστόλιθου; την απελευθέρωση διοξειδίου του άνθρακα από θερμές περιοχές του ωκεανού· και ηφαιστειακές εκρήξεις. Η ανθρώπινη καύση ορυκτών καυσίμων έχει ανατρέψει ελαφρώς τον παγκόσμιο κύκλο άνθρακα ή τον προϋπολογισμό εκτός ισορροπίας, με αποτέλεσμα μια ατμόσφαιρα με αυξανόμενα επίπεδα διοξειδίου του άνθρακα.
Η βιόσφαιρα περιέχει περίπου 600 γιγατόνους άνθρακα, αντιπροσωπεύοντας την πιο συμπυκνωμένη δεξαμενή άνθρακα στη Γη. Μέσω του κύκλου του άνθρακα, ο άνθρακας κυκλοφορεί μέσα και έξω από τη βιόσφαιρα καθώς τα φυτά και τα ζώα αναπνέουν, εκκρίνουν, χάνονται και εκτελούν φωτοσύνθεση. Το έδαφος με τη μορφή οργανικής ύλης, που γίνονται τα φυτά και τα ζώα όταν πεθαίνουν, περιέχει περίπου 1,500 γιγατόνους άνθρακα. Μέρος αυτού του άνθρακα βυθίζεται βαθιά στη Γη σε ιζηματογενή πετρώματα, για να μην ξαναεμφανιστεί ποτέ. Ένα μέρος του φτάνει στους ωκεανούς και διαλύεται. Οι βαθείς ωκεανοί περιέχουν μια σημαντική ποσότητα άνθρακα, περίπου 38,000 γιγατόνους.
Περίπου 5.5 γιγατόνους εκπομπών ορυκτών καυσίμων απελευθερώνονται στην ατμόσφαιρα κάθε χρόνο από την ανθρώπινη βιομηχανία, δημιουργώντας έναν εικονικό κύκλο άνθρακα κορυφαίας βαρύτητας. Έχουν δημιουργηθεί διεθνείς συνασπισμοί για τον περιορισμό αυτών των εκπομπών, με μέτρια επιτυχία μέχρι στιγμής. Τα εναπομείναντα κοιτάσματα άνθρακα ανέρχονται σε περίπου 3,000 γιγατόνους άνθρακα και τα υπόλοιπα αποθέματα πετρελαίου και φυσικού αερίου αποτελούν περίπου 300.