Det kulstof cyklus beskriver lagring og udveksling af kulstof mellem jordens biosfæren (levende stof), stemning (luft), hydrosfære (vand) og geosfære (jord). De vigtigste reservoirer af kulstof er atmosfæren, biosfæren, havet, sedimenter og det indre af jorden. Både naturlige og menneskelige aktiviteter overfører kulstof mellem reservoirerne.
Carbon er en element, der er essentielt for livet som vi kender det. Levende organismer henter kulstof fra deres miljø. Når de dør, returneres kulstof til det ikke-levende miljø. Dog koncentration kulstof i levende stof (18%) er ca. 100 gange højere end koncentrationen af kulstof i jorden (0,19%). Optagelsen af kulstof i levende organismer og returnering af kulstof til det ikke-levende miljø er ikke i balance.
Den anden store grund er kulstofcyklussen spiller en nøglerolle i globalt klima. Selvom kulstofcyklussen er enorm, er mennesker i stand til at påvirke den og ændre økosystemet. Kuldioxid frigivet ved forbrænding af fossilt brændstof er cirka det dobbelte af nettets optagelse fra planter og havet.
Det ikke-levende miljø inkluderer stoffer, der aldrig var i live, samt kulstofholdige materialer, der forbliver efter organismer dør. Kulstof findes i den ikke-levende del af hydrosfæren, atmosfæren og geosfæren som:
Kulstof kommer ind i levende stof gennem autotrofer, som er organismer, der er i stand til at fremstille deres egne næringsstoffer fra uorganiske materialer.
Kulstofcyklussen består generelt af kulstofbevægelse gennem atmosfæren, biokugler, hav og geosfære, men den dybe kulstofcyklus mellem mantlen og skorpen i geosfæren er ikke så godt forstået som den anden dele. Uden bevægelse af tektoniske plader og vulkansk aktivitet ville kulstof til sidst blive fanget i atmosfæren. Forskere mener, at mængden af kulstof, der er gemt i mantelen, er omkring tusind gange større end den mængde, der findes på overfladen.