Carbon liên tục di chuyển giữa khí quyển, đại dương, đất liền và sinh vật sống. Sự di chuyển đó được gọi là chu trình carbon. Thực vật hấp thụ carbon dioxide từ không khí thông qua quá trình quang hợp và tích trữ nó trong đường và mô. Động vật ăn thực vật và giải phóng carbon trở lại thông qua quá trình hô hấp. Khi sinh vật chết, các sinh vật phân hủy sẽ phân giải chúng, trả lại carbon cho đất và không khí. Đại dương hấp thụ một lượng lớn carbon dioxide, và các sinh vật biển xây dựng vỏ và bộ xương từ carbon. Trải qua hàng triệu năm, một phần carbon bị chôn vùi và nén lại thành than đá, dầu mỏ và khí đốt.

Hoạt động của con người đã phá vỡ chu trình này. Việc đốt nhiên liệu hóa thạch giải phóng carbon đã được lưu trữ dưới lòng đất hàng trăm triệu năm. Việc phá rừng làm mất đi những cây cối lẽ ra sẽ hấp thụ khí carbon dioxide. Kết quả là lượng carbon trong khí quyển tăng lên, khiến nhiệt lượng bị giữ lại và thúc đẩy biến đổi khí hậu. Đại dương hấp thụ khoảng một phần tư lượng khí thải của con người, làm cho nước biển trở nên axit hơn và gây hại cho san hô và các loài động vật có vỏ.

Các bể chứa carbon chính

• Khí quyển: carbon dioxide và methane.
• Đại dương: cacbon hòa tan và sinh vật biển.
• Đất đai: đất, rừng và than bùn.
• Nhiên liệu hóa thạch: than đá, dầu mỏ và khí đốt.

Chu trình carbon không phải là một vòng khép kín. Nó là một tập hợp các dòng chảy có thể bị mất cân bằng. Trong phần lớn lịch sử loài người, sự cân bằng được duy trì. Kể từ cuộc cách mạng công nghiệp, điều đó đã không còn đúng nữa.