Os átomos de carbono movem-se continuamente entre a atmosfera, o oceano, a terra e os organismos vivos. O oceano desempenha um papel dominante neste ciclo global do carbono, absorvendo aproximadamente um quarto do dióxido de carbono emitido pelas atividades humanas todos os anos.

À superfície, o CO2 dissolve-se na água do mar e é convertido em carbono inorgânico dissolvido. O fitoplâncton incorpora parte deste carbono na matéria orgânica através da fotossíntese; uma fracção afunda-se no oceano profundo como partículas ou é transportada por correntes. Em escalas de tempo mais longas, a formação e dissolução de conchas carbonatadas e o soterramento de matéria orgânica nos sedimentos removem o carbono do ciclo ativo.

As alterações na circulação oceânica, na temperatura e na biologia modificam a intensidade destes fluxos. A absorção de carbono antropogénico já reduziu o pH da superfície e continuará a fazê-lo. Compreender o ciclo do carbono no oceano é, portanto, fundamental para prever tanto as alterações climáticas como a futura composição química da água do mar.

Todos os anos, o oceano absorve milhares de milhões de toneladas de carbono que, de outra forma, permaneceriam na atmosfera.