Τα άτομα άνθρακα κινούνται συνεχώς μεταξύ της ατμόσφαιρας, των ωκεανών, της ξηράς και των ζωντανών οργανισμών. Ο ωκεανός παίζει κυρίαρχο ρόλο σε αυτόν τον παγκόσμιο κύκλο του άνθρακα, απορροφώντας περίπου το ένα τέταρτο του διοξειδίου του άνθρακα που εκπέμπεται από τις ανθρώπινες δραστηριότητες κάθε χρόνο.

Στην επιφάνεια, το CO2 διαλύεται στο θαλασσινό νερό και μετατρέπεται σε διαλυμένο ανόργανο άνθρακα. Το φυτοπλαγκτόν ενσωματώνει μέρος αυτού του άνθρακα στην οργανική ύλη μέσω της φωτοσύνθεσης. Ένα κλάσμα βυθίζεται στα βάθη του ωκεανού ως σωματίδια ή μεταφέρεται από τα ρεύματα. Σε μεγαλύτερα χρονικά διαστήματα, ο σχηματισμός και η διάλυση ανθρακικών κελυφών και η ταφή οργανικής ύλης σε ιζήματα απομακρύνουν τον άνθρακα από τον ενεργό κύκλο.

Οι αλλαγές στην κυκλοφορία των ωκεανών, τη θερμοκρασία και τη βιολογία μεταβάλλουν την ένταση αυτών των ροών. Η απορρόφηση ανθρωπογενούς άνθρακα έχει ήδη μειώσει το pH της επιφάνειας και θα συνεχίσει να το κάνει. Η κατανόηση του κύκλου του άνθρακα των ωκεανών είναι επομένως κεντρικής σημασίας για την πρόβλεψη τόσο της κλιματικής αλλαγής όσο και της μελλοντικής χημείας του θαλασσινού νερού.

Κάθε χρόνο ο ωκεανός απορροφά δισεκατομμύρια τόνους άνθρακα που διαφορετικά θα παρέμεναν στην ατμόσφαιρα.