碳循環是指碳元素在地球的生物圈、岩石圈、水圈和大氣圈中交換，並隨着地球的運動持續循環的過程。
在碳循環中，碳以二氧化碳的形式在大氣中流動，植物通過光合作用吸收大氣中的二氧化碳，轉化爲葡萄糖併合成其他有機化合物。這些有機化合物通過食物鏈傳遞，成爲動物和其他生物體的一部分。生物體內的碳水化合物在代謝過程中部分作爲能量被釋放爲二氧化碳和水，動物和植物的遺體以及落葉等有機物質，在分解過程中也會釋放二氧化碳。大多數碳在地殼的岩石中儲存，通過地質作用和生物過程，這些碳以二氧化碳或碳酸鹽的形式重新進入大氣和海洋。全球碳循環還包括了碳在沉積物中的儲存，如煤、石油和天然氣等礦物燃料，這些燃料燃燒時又會釋放碳回大氣，顯著影響碳循環的平衡。