碳元素是构成生物大分子的基本骨架的基础元素，所以它同样是生命组成中不可或缺的元素。因此，碳在生物圈中的循环，不仅对于环境变化有着极为重要的影响作用，同时关系到地球生物的生死存亡。
所谓“碳循环”，是指碳元素在自然界中的循环状态，生物圈中的“碳循环”主要表现在绿色植物从空气中吸收二氧化碳，经光合作用转化为葡萄糖，并且释放出氧气的过程。而碳元素主要存在于岩石圈和化石燃料中，其二者含碳量约占地球上碳总量的99.9%。除此之外，地球上还有三个“碳库”：大气圈库、水圈库和生物库。尽管这三个库中的碳含量较小，但是他们扮演着碳在生物和无机环境之间迅速交换的交换库的角色。
碳在岩石圈中主要以碳酸盐的形式存在；在大气圈中以二氧化碳和一氧化碳的形式存在；而在水圈中，碳则以多种形式存在于几百种被生物合成的有机物中。在大气中，二氧化碳是含碳的主要气体，也是碳参与物质循环的主要形式。在生物圈中，森林是碳的主要吸收者，它固定的碳相当于其他植被类型的2倍。他又是生物库中碳的主要存在者。植物、可见光作用的微生物通过光合作用从大气中吸收碳的速率，与通过生物的呼吸作用将碳释放到大气中的速率大致相等。因此，大气中二氧化碳的含量在受到人类活动干扰以前是相对稳定的。
碳循环可以分为以下几种类型：生物和大气之间的循环、大气与海洋之间的循环以及含碳盐的形成与分解。这三种循环对于控制地球环境的稳定具有重要的意义，而且它们对于全球碳的平衡有着重要的意义。在过去，这几种循环都是极为稳定的。然而人类的活动极有可能打破这种平衡。人类在燃烧矿物燃料获得能量时，产生了大量的二氧化碳。从1949到1969年之间，由于燃烧矿物燃料以及其他工业活动，二氧化碳的生成量每年增长4.8%。打破了自然界中原有的平衡，导致了全球范围内气候的异常变化。
“温室效应”便是最为直接的例子，地球的温室效应是由于人类在长期生产和生活中，不断向大气层大量排放各种各样有害气体而造成的。在这些气体中，最主要的是二氧化碳。此外，还有氟、氯化钙、臭氧、甲烷、氢氧化物等40多种微量气体。二氧化碳等气体不能吸收太阳短波辐射，而让太阳热辐射能够吸收大部分的地面长波辐射，使得地面辐射热无法散发到外层去，像温室的作用一样，从而导致地面和低层大气温度逐渐升高。这就是温室效应。
尽管地球存在着冰期与间冰期的循环，所以地球的温度也是一直在不断地变化着，而处于间冰期的我们，正好是处于地球变暖的时间段。然而，经过古气候的重现，发现：在近百年以前，地球变暖的速率一直是较为平缓的，与地球曾经的循环无较大不同。然而，在过去的一百年间，地球的温度变化幅度较大。这与人类的活动有着密不可分的关系。
碳循环对于全球气候的变化具有重要的平衡意义，因此，我们应当极力做好节能减排的工作，减少二氧化碳的排放，保护这个我们赖以生存的家园。
