Kernen i kulstofkredsløbet er fotosyntese, den proces, hvorved planter absorberer kuldioxid fra atmosfæren, vand fra jorden og med sollysets energi omdanner disse til organiske forbindelser, primært glucose. Dette opfangede kulstof bliver en del af plantens biomasse og danner grundlaget for fødekæden.
Gennem respiration forbruger planter og dyr ilt og frigiver kuldioxid tilbage til atmosfæren. Når planter og dyr dør, nedbrydes deres organiske stof enten af nedbrydere, frigiver kuldioxid eller begraves under jorden, hvor resterne over millioner af år kan blive omdannet til fossile brændstoffer, såsom kul, olie og naturgas.
Havene spiller også en afgørende rolle i kulstofkredsløbet. De absorberer enorme mængder kuldioxid fra atmosfæren og omdanner det til kulsyre. Marine organismer bruger dette opløste kulstof til at bygge deres skaller og skeletter, som til sidst synker til havbunden og lagrer kulstof i marine sedimenter.
Menneskelige aktiviteter, især afbrænding af fossile brændstoffer, har væsentligt påvirket kulstofkredsløbet. Frigivelsen af enorme mængder kuldioxid fra afbrænding af fossile brændstoffer har ført til en stigning i atmosfæriske kuldioxidkoncentrationer, hvilket bidrager til den øgede drivhuseffekt og klimaændringer.
Skovrydning, primært for landbruget, forstyrrer kulstofkredsløbet yderligere. Træer fungerer som kulstofdræn, absorberer og binder kuldioxid, men deres fjernelse reducerer denne kapacitet. Derudover frigiver rydningen af skove det kulstof, der er lagret i træerne, hvilket bidrager til den atmosfæriske kuldioxidpulje.
At forstå kulstofkredsløbet er centralt for at håndtere klimaændringer. Strategier, der fremmer genplantning af skov, reducerer skovrydning og omfavner vedvarende energiteknologier, er vigtige skridt i retning af at balancere kulstofkredsløbet og afbøde virkningerne af menneskelige aktiviteter på vores planet.