Khi đại dương hấp thụ carbon dioxide từ khí quyển, các phản ứng hóa học làm tăng nồng độ ion hydro và làm giảm độ pH của nước biển. Quá trình này được gọi là axit hóa đại dương. Độ pH bề mặt đã giảm khoảng 0,1 đơn vị so với thời kỳ tiền công nghiệp, tương ứng với mức tăng độ axit khoảng 30%.

Độ pH thấp hơn làm giảm lượng ion cacbonat cần thiết cho nhiều sinh vật để xây dựng vỏ và bộ xương bằng canxi cacbonat. San hô, ốc sên biển, hàu và một số loài sinh vật phù du đặc biệt nhạy cảm. Axit hóa cũng có thể ảnh hưởng đến sinh lý, hành vi và khả năng cảm giác ở cá và động vật không xương sống. Tác động khác nhau tùy theo loài, giai đoạn sống và điều kiện địa phương như nhiệt độ và tình trạng dinh dưỡng.

Do CO2 phân bố đều trong khí quyển, hiện tượng axit hóa là một hiện tượng toàn cầu, mặc dù vùng biển ven bờ có thể trải qua sự biến đổi độ pH bổ sung do các quá trình cục bộ. Giảm phát thải CO2 là giải pháp cơ bản duy nhất. Một số hoạt động nuôi trồng thủy sản đã điều chỉnh thành phần hóa học của nước để bảo vệ ấu trùng dễ bị tổn thương. Giám sát dài hạn thành phần hóa học cacbonat hiện là một phần của hệ thống quan sát đại dương toàn cầu.

Vỏ mỏng của loài chân bụng có thể bắt đầu tan trong nước có nồng độ aragonit thấp hơn mức bão hòa.