炭素循環とは、地球上の大気、生物圏、海洋、地質圏の間で炭素がさまざまな形態で移動・交換されるプロセスのこと。
植物は光合成によって大気中の二酸化炭素を吸収し、有機物として固定する。食物連鎖を通じて生物に取り込まれた有機態炭素は、呼吸や分解を経て再び二酸化炭素に変換されて大気へ戻る。
海洋では、二酸化炭素が海水に溶解して深海へ輸送されるほか、植物プランクトンが光合成で炭素を固定し食物連鎖を経て有機態炭素として深海へ沈降する。
本来、自然生態系での炭素の吸収と放出は均衡していたが、産業革命以降の化石燃料の大量消費や森林などの自然生態系の農地への転換により、大気中の二酸化炭素濃度が増加し、地球温暖化の主要な原因となっている。