Ogljikov cikel je sredstvo, s katerim se ogljikovi atomi izmenjujejo med živimi bitji, zemljo, oceani in nebom; ali biosfera, geosfera, hidrosfera in atmosfera. Na Zemlji je približno 1,000,000 gigaton ogljika, večina pa je zaprta v sedimentnih kamninah in nikoli ne doseže površine. Na površini ogljik nenehno sodeluje v dinamični izmenjavi porabe in proizvodnje. Ta aktivna izmenjava se imenuje ogljikov cikel.
Ozračje vsebuje približno 750 gigaton ogljika, večinoma v obliki ogljikovega dioksida (CO2). Na koncu ogljikovega cikla porabe se ogljik nenehno odvaja zaradi 1) procesa fotosinteze, ki uporablja ogljikov dioksid za ustvarjanje ogljikovih hidratov, in 2) hladnejših delov oceanov, ki lahko absorbirajo ogljikov dioksid. Na koncu proizvodnega cikla ogljika se atmosferski ogljik nenehno obnavlja z naslednjimi procesi: dihanje rastlin in živali ter njihovo razpadanje; kurjenje fosilnih goriv; apnenčaste reakcije; sproščanje ogljikovega dioksida v toplih predelih oceana; in vulkanskih izbruhov. Človeško izgorevanje fosilnih goriv je nekoliko izničilo globalni cikel ogljika ali proračun iz ravnovesja, kar je povzročilo ozračje z naraščajočimi ravnmi ogljikovega dioksida.
Biosfera vsebuje približno 600 gigaton ogljika, kar predstavlja najbolj zgoščeni bazen ogljika na Zemlji. Skozi ogljikov cikel ogljik kroži v in iz biosfere, ko rastline in živali dihajo, izločajo, propadajo in izvajajo fotosintezo. Prst v obliki organske snovi, v katero postanejo rastline in živali, ko umrejo, vsebuje približno 1,500 gigaton ogljika. Nekaj tega ogljika se potopi globoko v Zemljo v sedimentne kamnine in nikoli več ne pride na površje. Nekaj jih doseže oceane in se raztopi. Globoki oceani vsebujejo veliko količino ogljika, približno 38,000 gigaton.
Človeška industrija vsako leto sprosti približno 5.5 gigaton izpustov fosilnih goriv v ozračje, kar ustvarja figurativni cikel ogljika z največjo obremenitvijo. Za omejevanje teh emisij so bile ustanovljene mednarodne koalicije, ki so do zdaj zmerno uspešne. Preostala nahajališča premoga skupaj znašajo približno 3,000 gigaton ogljika, preostale zaloge nafte in plina pa okoli 300.