Атомы углерода непрерывно перемещаются между атмосферой, океаном, сушей и живыми организмами. Океан играет доминирующую роль в этом глобальном круговороте углерода, поглощая примерно четверть углекислого газа, выбрасываемого в результате деятельности человека каждый год.

На поверхности CO2 растворяется в морской воде и превращается в растворенный неорганический углерод. Фитопланктон включает часть этого углерода в органическое вещество посредством фотосинтеза; другая часть опускается в глубокий океан в виде частиц или переносится течениями. В более длительных временных масштабах образование и растворение карбонатных раковин и захоронение органического вещества в отложениях удаляют углерод из активного круговорота.

Изменения в океанической циркуляции, температуре и биологическом составе влияют на интенсивность этих потоков. Поглощение антропогенного углерода уже снизило pH поверхностных вод и будет продолжать это делать. Поэтому понимание углеродного цикла океана имеет центральное значение для прогнозирования как изменения климата, так и будущей химии морской воды.

Ежегодно океан поглощает миллиарды тонн углерода, который в противном случае остался бы в атмосфере.