地球上最大的碳库是岩石圈和化工燃料，含碳量占大气总碳量的99.9%，这两个库中的碳自然活动缓慢，而活动最为活跃并且交换与循环频繁的是大气圈、水圈和生物圈等3个碳库，虽然碳量只占总碳量的0.1%。
      时间尺度和空间尺度最大的地球碳循环是大气中的二氧化碳溶解在雨水和地下水中成为碳酸，能把石灰岩变为可溶解的重碳酸盐，通过不同的成岩过程又形成各类白云石、石灰岩、碳质页岩等。在化学和物理（风化）作用下，这些岩石被破坏，所含的碳又CO2的形式释放到大气中。火山爆发也能使原来的碳酸盐或有机碳中的碳元素加入到大循环中，这一循环过程需要几百万年以上的时间。
      大气中的二氧化碳被植物吸收后，经过光合作用转化为葡萄糖，再综合成为植物体的碳水化合物，经过食物链传递，又变成动物体的碳水化合物，其中一部分转化为二氧化碳，通过呼吸又释放入大气中，还有另一部分构成生物机体。而动物或植物死后，残体中的碳通过微生物的分解作用也转化成二氧化碳最终又排入大气中，这一循环过程一次只需要几十年。另有一部分动物或植物残体在被分解之前就被沉积物掩埋，在一定的压力和热能作用下转变成矿物原料即煤炭、石油和天然气等，人类使用和消耗时便对碳循环产生重大的作用和影响。海洋与大气间也存在着二氧化碳的交换。这种交换发生在水和气的接触界面处，交换的多少与海风和波浪的大小有直接关系