海洋吸收大气中的二氧化碳后，会发生化学反应，导致氢离子浓度升高，海水pH值降低。这个过程称为海洋酸化。自前工业时代以来，海洋表层pH值已下降约0.1个单位，酸度增加了约30%。

较低的pH值会减少碳酸根离子的含量，而碳酸根离子是许多生物构建碳酸钙外壳和骨骼所必需的。珊瑚、翼足类动物、牡蛎和一些浮游生物尤其敏感。酸化还会影响鱼类和无脊椎动物的生理、行为和感觉能力。其影响程度因物种、生命阶段和当地环境条件（例如温度和营养状况）而异。

由于二氧化碳在大气中混合均匀，酸化是一个全球性现象，尽管沿海水域的pH值会因局部过程而出现额外的波动。减少二氧化碳排放是唯一根本的解决方案。一些水产养殖企业已经采取措施调节水体化学成分，以保护脆弱的幼体。碳酸盐化学成分的长期监测现已成为全球海洋观测系统的一部分。

翼足类动物的薄壳在文石不饱和的水中会开始溶解。