À medida que o oceano absorve dióxido de carbono da atmosfera, as reações químicas aumentam a concentração de iões de hidrogénio e diminuem o pH da água do mar. Este processo é conhecido como acidificação oceânica. O pH da superfície já diminuiu cerca de 0,1 unidades desde os tempos pré-industriais, representando um aumento de aproximadamente 30% na acidez.

A diminuição do pH reduz a disponibilidade de iões carbonato, essenciais para muitos organismos na construção de conchas e esqueletos de carbonato de cálcio. Os corais, os pterópodes, as ostras e alguns tipos de plâncton são particularmente sensíveis. A acidificação pode também afetar a fisiologia, o comportamento e as capacidades sensoriais dos peixes e dos invertebrados. Os impactos variam de acordo com a espécie, o estado de vida e as condições locais, como a temperatura e a disponibilidade de nutrientes.

Como o CO2 está bem misturado na atmosfera, a acidificação é um fenómeno global, embora as águas costeiras possam sofrer variações adicionais de pH devido a processos locais. Reduzir as emissões de CO2 é a única solução fundamental. Algumas operações de aquacultura já utilizam técnicas de tamponamento da química da água para proteger as larvas vulneráveis. A monitorização a longo prazo da química dos carbonatos faz agora parte do sistema global de observação dos oceanos.

A fina carapaça de um pterópode pode começar a dissolver-se em água que esteja subsaturada em relação à aragonite.