Уг­ле­род не­пре­рыв­но цир­ку­ли­ру­ет в био­сфе­ре Земли под вли­я­ни­ем хи­ми­че­ских и био­ло­ги­че­ских про­цес­сов.

Ос­нов­ные за­па­сы уг­ле­ро­да на Земле на­хо­дят­ся в виде со­дер­жа­ще­го­ся в ат­мо­сфе­ре и рас­тво­рен­но­го в Ми­ро­вом оке­а­не уг­ле­кис­ло­го газа (СО₂).

Рас­те­ния по­гло­ща­ют мо­ле­ку­лы СО₂, на­хо­дя­щи­е­ся в ат­мо­сфе­ре, и в про­цес­се фо­то­син­те­за встра­и­ва­ют атомы уг­ле­ро­да в раз­но­об­раз­ные ор­га­ни­че­ские со­еди­не­ния. Таким об­ра­зом, уг­ле­род вклю­ча­ет­ся в струк­ту­ру рас­те­ний. Далее уг­ле­род может оста­вать­ся в рас­те­ни­ях, пока они не по­гиб­нут. Тогда уг­ле­род­со­дер­жа­щие мо­ле­ку­лы пой­дут в пищу ре­ду­цен­там, таким как грибы и бак­те­рии. В ре­зуль­та­те де­я­тель­но­сти ре­ду­цен­тов мерт­вое ор­га­ни­че­ское ве­ще­ство раз­ру­ша­ет­ся до про­стых не­ор­га­ни­че­ских со­еди­не­ний. В конце кон­цов уг­ле­род вер­нет­ся в ат­мо­сфе­ру в виде СО₂. Если умер­шие рас­те­ния ока­за­лись глу­бо­ко под зем­лей или в бо­ло­те, то в итоге они пре­вра­тят­ся в ис­ко­па­е­мое топ­ли­во, на­при­мер уголь или торф.

Если живые рас­те­ния съе­де­ны тра­во­яд­ны­ми жи­вот­ны­ми, то уг­ле­род в со­ста­ве ор­га­ни­че­ских со­еди­не­ний будет пе­ре­да­вать­ся по цепям пи­та­ния. Затем в про­цес­се ды­ха­ния жи­вот­ных либо при их раз­ло­же­нии после смер­ти уг­ле­род вер­нет­ся в ат­мо­сфе­ру в виде СО₂.

В слу­чае рас­тво­ре­ния уг­ле­кис­ло­го газа в мор­ской воде он может или про­сто вер­нуть­ся в ат­мо­сфе­ру, или войти в ткани мор­ских рас­те­ний, а затем жи­вот­ных. Тогда СО₂ будет по­сте­пен­но на­кап­ли­вать­ся в виде от­ло­же­ний на дне Ми­ро­во­го оке­а­на и в конце кон­цов пре­вра­тит­ся в из­вест­няк. Если уг­ле­род вошел в со­став оса­доч­ных от­ло­же­ний или ис­ко­па­е­мо­го топ­ли­ва, он изы­ма­ет­ся из кру­го­во­ро­та. При сжи­га­нии топ­ли­ва, вул­ка­ни­че­ских из­вер­же­ни­ях и дру­гих гео­тер­маль­ных про­цес­сах СО2 опять по­сту­па­ет

в ат­мо­сфе­ру.