Jak oceán absorbuje oxid uhličitý z atmosféry, chemické reakce zvyšují koncentraci vodíkových iontů a snižují pH mořské vody. Tento proces se nazývá okyselování oceánů. Povrchové pH se od předindustriální éry snížilo přibližně o 0,1 jednotky, což představuje zhruba 30% nárůst kyselosti.

Nižší pH snižuje dostupnost uhličitanových iontů, které mnoho organismů potřebuje k budování schránky a koster z uhličitanu vápenatého. Obzvláště citlivé jsou korály, křídlonožci, ústřice a některé druhy planktonu. Okyselování může také ovlivnit fyziologii, chování a smyslové schopnosti ryb a bezobratlých. Dopady se liší podle druhu, životního stádia a místních podmínek, jako je teplota a stav živin.

Protože je CO2 v atmosféře dobře promíchán, je acidifikace globálním jevem, ačkoli pobřežní vody mohou zažívat další kolísání pH v důsledku lokálních procesů. Snížení emisí CO2 je jediným základním řešením. Některé akvakulturní provozy již vyrovnávají chemii vody, aby chránily zranitelné larvy. Dlouhodobé monitorování chemie uhličitanů je nyní součástí globálního systému pozorování oceánů.

Tenká skořápka pteropoda se může začít rozpouštět ve vodě, která je nedostatečně nasycená aragonitem.