海洋酸化的主要原因是由於大氣中二氧化碳（CO2）濃度的增加，導致海水吸收這些過量的CO2。
當CO2溶解在海水中時，會發生一系列化學反應，形成碳酸（H2CO3），進而降低海水的pH值，減少碳酸鹽離子的濃度，影響海洋生物的生存條件。這個過程導致海水逐漸變酸。自工業革命以來，人類活動（如燃燒化石燃料和土地利用變化）導致大氣中CO2濃度顯著增加，海洋吸收了大約30%的這些CO2排放。此外，除了CO2的直接影響外，人類活動還通過排放其他大氣污染物（如硫氧化物和氮氧化物）間接促進海洋酸化，這些污染物也會影響海洋的酸鹼度。