海洋吸收大氣中的二氧化碳後，會發生化學反應，導致氫離子濃度升高，海水pH值降低。這個過程稱為海洋酸化。自前工業時代以來，海洋表層pH值已下降約0.1個單位，酸度增加了約30%。

較低的pH值會減少碳酸根離子的含量，而碳酸根離子是許多生物建構碳酸鈣外殼和骨骼所必需的。珊瑚、翼足類、牡蠣和一些浮游生物尤其敏感。酸化也會影響魚類和無脊椎動物的生理、行為和感覺能力。其影響程度因物種、生命階段和當地環境條件（例如溫度和營養狀況）而異。

由於二氧化碳在大氣中混合均勻，酸化是一個全球現象，儘管沿海水域的pH值會因局部過程而出現額外的波動。減少二氧化碳排放是唯一根本的解決方案。一些水產養殖業者已經採取措施調節水體化學成分，以保護脆弱的幼體。碳酸鹽化學成分的長期監測現已成為全球海洋觀測系統的一部分。

翼足類的薄殼在文石不飽和的水中會開始溶解。