कार्बन परमाणु वायुमंडल, महासागर, भूमि और जीवित प्राणियों के बीच निरंतर गतिमान रहते हैं। इस वैश्विक कार्बन चक्र में महासागर की प्रमुख भूमिका है, जो मानव गतिविधियों द्वारा प्रतिवर्ष उत्सर्जित कार्बन डाइऑक्साइड का लगभग एक चौथाई भाग अवशोषित करता है।

सतह पर, CO2 समुद्री जल में घुल जाती है और घुलनशील अकार्बनिक कार्बन में परिवर्तित हो जाती है। फाइटोप्लांकटन प्रकाश संश्लेषण के माध्यम से उस कार्बन के कुछ हिस्से को कार्बनिक पदार्थ में शामिल कर लेते हैं; इसका एक अंश कणों के रूप में गहरे महासागर में डूब जाता है या धाराओं द्वारा ले जाया जाता है। लंबे समय तक, कार्बोनेट के आवरणों के निर्माण और विघटन तथा तलछटों में कार्बनिक पदार्थों के दब जाने से सक्रिय चक्र से कार्बन हट जाता है।

महासागरीय परिसंचरण, तापमान और जीव विज्ञान में परिवर्तन इन प्रवाहों की तीव्रता को प्रभावित करते हैं। मानवजनित कार्बन के अवशोषण से सतह का pH स्तर पहले ही कम हो चुका है और यह आगे भी कम होता रहेगा। इसलिए, जलवायु परिवर्तन और समुद्री जल के भविष्य के रसायन का पूर्वानुमान लगाने के लिए महासागर के कार्बन चक्र को समझना अत्यंत महत्वपूर्ण है।

हर साल महासागर अरबों टन कार्बन को अवशोषित करता है जो अन्यथा वायुमंडल में ही रह जाता।