碳循環示意圖碳在岩石圈中主要以碳酸鹽的形式存在，總量為2.7×1016噸；在大氣圈中以二氧化碳和一氧化碳的形式存在，總量有2×1012噸；在水圈中以多種形式存在；在生物庫中則存在著幾百種被生物合成的有機物。這些物質的存在形式受到各種因素的調節。
在大氣中，二氧化碳是含碳的主要氣體，也是碳參與物質循環的主要形式。在生物庫中，森林是碳的主要吸收者，它固定的碳相當於其他植被類型的兩倍。森林又是生物庫中碳的主要貯存者，貯存量大約為4.82×1011噸，相當於目前大氣含碳量的2/3。
無比重要的碳循環植物通過光合作用從大氣中吸收碳的速率，與通過動、植物的呼吸和微生物的分解作用將碳釋放到大氣中的速率大體相等，因此，大氣中二氧化碳的含量在受到人類活動幹擾以前是相當穩定的。
自然界碳循環的基本過程如下：大氣中的二氧化碳（CO2）被陸地和海洋中的植物吸收，然後通過生物或地質過程以及人類活動，又以二氧化碳的形式返回大氣中。
1.有機體和大氣之間的碳循環
綠色植物從空氣中獲得二氧化碳，經過光合作用轉化為葡萄糖，再綜合成為植物體的碳化合物，經過食物鏈的傳遞，成為動物體的碳化合物。植物和動物的呼吸作用把攝入體內的一部分碳轉化為二氧化碳釋放入大氣，另一部分則構成生物的機體或在機體內貯存。動、植物死後，殘體中的碳，通過微生物的分解作用也成為二氧化碳而最終排入大氣。其中，大氣中的二氧化碳這樣循環一次約需20年。
一部分（約千分之一）動、植物殘體在被分解之前即被沉積物所掩埋而成為有機沉積物。這些沉積物經過悠長的年代，在熱能和壓力作用下轉變成礦物燃料——煤、石油和天然氣等。當它們在風化過程中或作為燃料燃燒時，其中的碳氧化成為二氧化碳排入大氣。其中，人類消耗大量礦物燃料對碳循環發生重大影響。
2.大氣和海洋之間的二氧化碳交換
二氧化碳可由大氣進入海水，也可由海水進入大氣。這種交換發生在氣和水的界麵處，由於風和波浪的作用而加強。這兩個方向流動的二氧化碳量大致相等，大氣中二氧化碳量增多或減少，海洋吸收的二氧化碳量也隨之增多或減少。知識點分解作用分解作用，即有機物質經過代謝降解變成簡單的有機和無機物質的過程，它由多種生物共同完成。分解過程比較複雜，大致分為三個階段：機械作用階段，即由於物理的和生物的作用，動植物遺體被分解成為顆粒和碎屑，即碎裂；生物異化作用階段，即腐生生物在酶的作用下，把有機物碎屑轉變成為腐殖酸和其他可溶性有機物，即從聚合體變成單體．然後腐殖酸和其他可溶性有機物緩慢分解，逐步變成生產者可以重新利用的無機物；淋溶過程，即可溶性物質被水淋洗出來，進入土壤。在自然界中，這三個過程是交叉進行、相互影響的。