碳對生物和生態系統的重要性僅次于水。植物通過光合作用從大氣中攝取碳的速率和通過呼吸作用把碳釋放給大氣的速率大體相同。碳循環的基本路線是從大氣儲存庫 到植物和動物，再從動植物通向分解者，最后又回到大氣中去。
除了大氣以外，碳的另一個儲存庫是海洋。海洋是一個重要的儲存庫，它的含碳量是大氣含碳量的50倍。更重要的是，海洋對于調節大氣中的含碳量起著非常重要的作用。在植物光合作用中被固定的碳，主要是通過生物的呼吸以CO2的形式有回到了大氣圈。此外非生物的燃燒也使大氣圈中的CO2的含量增加。
CO2在大氣圈和水圈之間的界面上通過擴散作用而互相交換著，如果大氣中CO2發生局部短缺，就會引起一系列的補償反應，水圈里溶解態的CO2就會更多地進入大氣圈。同樣，如果水圈里的碳酸氫根離子在光合作用中被植物耗盡，也可從大氣中得到補充。總之，碳在生態系統中的含量過高或過低，都能通過碳循環的自我調節機制而得到調整并恢復到原來的平衡狀態。森林也是生物碳庫的主要儲存庫，相當于目前地球大氣含碳量的三分之二。