Koolstofatomen bewegen zich continu tussen de atmosfeer, de oceaan, het land en levende organismen. De oceaan speelt een dominante rol in deze wereldwijde koolstofcyclus en absorbeert jaarlijks ongeveer een kwart van de kooldioxide die door menselijke activiteiten wordt uitgestoten.

Aan het oppervlak lost CO2 op in zeewater en wordt omgezet in opgeloste anorganische koolstof. Fytoplankton neemt een deel van die koolstof op in organisch materiaal via fotosynthese; een fractie zinkt naar de diepe oceaan als deeltjes of wordt meegevoerd door stromingen. Op langere termijn onttrekken de vorming en afbraak van carbonaatschelpen en de begraving van organisch materiaal in sedimenten koolstof aan de actieve kringloop.

Veranderingen in de oceaanstromingen, temperatuur en biologie beïnvloeden de sterkte van deze stromen. De opname van antropogene koolstof heeft de pH aan het oppervlak al verlaagd en zal dat blijven doen. Inzicht in de koolstofcyclus van de oceaan is daarom essentieel voor het voorspellen van zowel klimaatverandering als de toekomstige chemische samenstelling van zeewater.

De oceaan absorbeert elk jaar miljarden tonnen koolstof die anders in de atmosfeer zouden blijven.