碳原子在大氣、海洋、陸地和生物體之間不斷循環。海洋在全球碳循環中扮演主導角色，每年吸收人類活動排放的二氧化碳約四分之一。

在海面，二氧化碳溶解於海水中，並轉化為溶解性無機碳。浮游植物透過光合作用將部分碳轉化為有機物；一部分以顆粒形式沉入深海，或隨洋流輸送。從更長的時間尺度來看，碳酸鹽貝殼的形成和溶解以及有機物在沉積物中的埋藏，都會使碳從活躍的碳循環中移除。

海洋環流、溫度和生物活動的變化會改變這些通量的強度。人為碳的吸收已經降低了表層海水的pH值，這種影響還會持續下去。因此，了解海洋碳循環對於預測氣候變遷和未來海水化學成分至關重要。

海洋每年吸收數十億噸碳，否則這些碳將留在大氣中。