Atomy uhlíku se neustále pohybují mezi atmosférou, oceánem, pevninou a živými organismy. Oceán hraje v tomto globálním uhlíkovém cyklu dominantní roli a každý rok absorbuje zhruba čtvrtinu oxidu uhličitého emitovaného lidskou činností.

Na povrchu se CO2 rozpouští v mořské vodě a přeměňuje se na rozpuštěný anorganický uhlík. Fytoplankton část tohoto uhlíku začleňuje do organické hmoty prostřednictvím fotosyntézy; část klesá do hlubin oceánu jako částice nebo je transportována proudy. V delším časovém horizontu tvorba a rozpouštění uhličitanových schránk a ukládání organické hmoty do sedimentů odstraňuje uhlík z aktivního cyklu.

Změny v oceánské cirkulaci, teplotě a biologii ovlivňují sílu těchto toků. Absorpce antropogenního uhlíku již snížila pH povrchu a bude v tom pokračovat. Pochopení uhlíkového cyklu oceánu je proto klíčové pro predikci jak klimatických změn, tak budoucího chemického složení mořské vody.

Oceán každý rok absorbuje miliardy tun uhlíku, který by jinak zůstal v atmosféře.