地球上的碳循環主要表現為自然生態系統的綠色植物從空氣中吸收二氧化碳，經光合作用轉化為碳水化合物并釋放出氧氣，同時又通過生物地球化學循環過程及人類活動將二氧化碳釋放到大氣中。自然生態系統的綠色植物將吸收的二氧化碳通過光合作用轉化為植物體的碳水化合物，并經過食物鏈的傳遞轉化為動物體的碳水化合物，而植物和動物的呼吸作用又把攝入體內的一部分碳轉化為二氧化碳釋放人大氣，另一部分則構成了生物的有機體，自身貯存下來；在動、植物死亡之后，大部分動、植物的殘體通過微生物的分解作用又最終以二氧化碳的形式排放到大氣中，少部分在被微生物分解 之前被沉積物掩埋，經過漫長的年代轉化為化石燃料（煤、石油、天然氣等），當這些化石燃料風化或作為燃料燃燒時，其中的碳又轉化為二氧化碳排放到大氣中。

      大氣和海洋、陸地之間也存在著碳循環，二氧化碳可由大氣進入海水，也可由海水進入大氣，這種碳交換發生在大氣和海水的交 界處；大氣中的二氧化碳也可以溶解在雨水和地下水中成為碳酸，并通過徑流被河流輸送到海洋中，這些碳酸鹽通過沉積過程又形成石灰巖、白云石和碳質頁巖等；在化學和物理作用下，這些巖石風 化后所含的碳又以二氧化碳的形式排放到大氣中。人類活動通過化石燃料燃燒向大氣中釋放了大量的二氧化碳，所釋放的這些二氧化碳大約有57%被自然生態系統所吸收，約43%留在了大氣中。留在大氣中的這部分二氧化碳使全球大氣中二氧化碳濃度由工業化前的 280ppm增加到2019年的410ppm,導致了全球氣候系統的變暖。