Los seres vivos están constituidos fundamentalmente por compuestos de carbono, nitrógeno y fósforo, existiendo en los mismos por cada parte de fósforo quince de nitrógeno y cien de carbono.

El carbono inorgánico de la atmósfera (en forma de dióxido de carbono) o disuelto en el agua (en forma de bicarbonato principalmente) es incorporado por las plantas terrestres y las algas, realizándose además entre atmósfera y agua un intercambio recíproco. De dichos productores pasa en forma de compuestos orgánicos a los consumidores y luego a los descomponedores, o bien directamente a estos últimos. La respiración de productores, consumidores y descomponedores lo devuelve de nuevo en forma de dióxido de carbono a la atmósfera o al medio acuático.

Una devolución adicional a la atmósfera se produce a través del proceso no biológico de la combustión.

En determinadas condiciones, el carbono se va del ciclo, debido a la deposición de materia orgánica como turba, carbón, petróleo, o la de conchas y caparazones en forma de rocas carbonadas; además, algunas plantas acuáticas liberan carbonato cálcico como subproducto de la fotosíntesis. Estos carbonatos precipitados se mezclan con la arcilla formando margas que con el tiempo se pueden compactar y formar calizas. Este carbono puede retornar a la atmósfera, mediante la desintegración y la disolución de las rocas carbonadas, la combustión del carbón y petróleo y la actividad volcánica.

Las plantas y animales de la biosfera reciclan anualmente del 0,25 al 0,30% del carbono presente en el dióxido de carbono atmosférico y en los bicarbonatos y otros compuestos que se hallan en los océanos, lo que equivale a que se recicle todo este carbono otra vez cada 300 o 400 años. El intercambio de dióxido de carbono de la atmósfera con el mar es bastante lento; por ello, para intervalos cortos de tiempo podríamos considerar los ecosistemas acuáticos y terrestres separadamente. Entonces tendríamos en ellos ciclos más rápidos: el dióxido de carbono atmosférico circularía en unos ocho años. Serán fácilmente apreciables las perturbaciones que el hombre introduzca.

Desde 1880, el contenido de dióxido de carbono de la atmósfera se ha incrementado en un 14%. De aquí se podrían derivar cambios climáticos, ya que el dióxido de carbono actúa como pantalla de madera que permite el paso de la luz, pero obstaculiza el retorno del calor irradiado por la superficie terrestre al espacio (efecto de invernadero). De no existir este efecto se calcula que la temperatura media de la Tierra sería de -23ºC en lugar de los 15ºC.