Karbon atomları atmosfer, okyanus, kara ve canlı organizmalar arasında sürekli hareket halindedir. Okyanus, bu küresel karbon döngüsünde baskın bir rol oynar ve insan faaliyetleri sonucu her yıl salınan karbondioksitin yaklaşık dörtte birini emer.

Yüzeyde, CO2 deniz suyunda çözünür ve çözünmüş inorganik karbona dönüştürülür. Fitoplanktonlar bu karbonun bir kısmını fotosentez yoluyla organik maddeye dahil eder; bir kısmı parçacıklar halinde derin okyanusa batar veya akıntılarla taşınır. Daha uzun zaman dilimlerinde, karbonat kabuklarının oluşumu ve çözünmesi ile organik maddenin tortularda gömülmesi, karbonu aktif döngüden uzaklaştırır.

Okyanus dolaşımındaki, sıcaklıktaki ve biyolojideki değişiklikler bu akışların gücünü değiştirir. İnsan kaynaklı karbon emilimi yüzey pH'ını zaten düşürmüştür ve düşürmeye devam edecektir. Bu nedenle okyanusun karbon döngüsünü anlamak, hem iklim değişikliğini hem de deniz suyunun gelecekteki kimyasını tahmin etmek için çok önemlidir.

Okyanus her yıl, aksi takdirde atmosferde kalacak olan milyarlarca ton karbonu emer.