在所有的生物体中，碳元素的含量都很高，可以说没有碳就没有生命。地球上的碳元素总量几乎是不变的，那么碳元素是如何进入不同生物体的呢？这就要从碳循环说起了。
地球上储存碳元素最多的地方是岩石圈，含碳量约占地球上碳总量的 99.9%，但是岩石圈中的碳活动缓慢。参与碳循环的主要是地球上三个活跃的小型碳库：大气圈库、水圈库和生物库。这三个库中的碳在生物和无机环境之间交换迅速，容量小而活跃。
碳循环的基本过程如下：大气中的二氧化碳被陆地和海洋中的植物和微生物吸收，然后通过生物或地质过程以及人类活动，又以二氧化碳的形式返回大气中。
生物库和大气圈库的循环过程如下：绿色植物从空气中获得二氧化碳，成为植物体的碳水化合物，经过食物链的传递，成为动物体的碳化合物。植物和动物的呼吸作用把摄入体内的一部分碳转化为二氧化碳并释放入大气，另一部分则构成生物的机体或在机体内储存。动植物死后，残体中的碳通过微生物的分解作用也成为二氧化碳而最终排入大气。还有一部分（约 1‰）动植物残体在被分解之前即被沉积物所掩埋而成为有机沉积物。这些沉淀物最终会转变成煤、石油和天然气等。当它们在风化过程中或作为燃料燃烧时，其中的碳氧化成为二氧化碳排入大气。
水圈库和大气圈库的循环过程如下：二氧化碳可由大气进入海水，也可由海水进入大气。这种交换发生在气和水的界面处，随着风和波浪作用的加强而加强。这两个方向流动的二氧化碳量大致相等，大气中二氧化碳量增多或减少，海洋吸收的二氧化碳量也随之增多或减少。另外一种就是，大气中的二氧化碳溶解在雨水和地下水中成为碳酸，碳酸能把石灰岩变为可溶态的重碳酸盐，并被河流输送到海洋中，海水中容纳的碳酸盐和重碳酸盐含量是饱和的。新输入多少碳酸盐，便有等量的碳酸盐沉积下来。通过不同的成岩过程，又形成石灰岩、白云石和碳质页岩。在化学和物理作用（风化）下，这些岩石被破坏，所含的碳又以二氧化碳的形式释放入大气中。火山爆发也可使一部分有机碳和碳酸盐中的碳再次加入碳循环。
在上述碳循环过程中，大气中二氧化碳的含量是相当稳定的。但是人类活动却破坏了这个平衡。人类燃烧矿物燃料获得能量的同时，产生了大量的二氧化碳，导致大气中二氧化碳浓度升高。这样就破坏了自然界原有的平衡，可能导致气候异常。因此，减少温室气体的排放对于大自然的稳定和平衡很重要。
