碳固定包括有機碳固定、無機碳固定，以及人類通過各種技術方法對碳的固定。有機碳固定是指綠色植物從空氣中獲取CO2，經過光合作用轉化為葡萄糖，再合成為植物體的碳化合物，經過食物鏈的傳遞，成為動物體的碳化合物。無機碳固定包括海水溶解部分大氣中CO2，干旱區鹽堿土吸收CO2，以及碳質巖的形成（即雨水和地下水吸收大氣中CO2 成為碳酸，碳酸又把石灰巖變為可溶態的重碳酸鹽流入海洋。而海水中的碳酸鹽和重碳酸鹽含量是飽和的，接納了新輸入碳酸鹽后便有等量的碳酸鹽沉積下來。通過成巖過程形成石灰巖、白云石和碳質巖）。人類固定CO2 的技術有：在地下深層埋藏CO2，通過高溫高壓反應將CO2 合成為其他碳化合物。

碳釋放包括：①有機體碳釋放，即植物和動物( 包括微生物) 的呼吸作用把通過光合作用積累在體內的一部分碳轉化為CO2 釋放進大氣，構成生物體或貯存在生物體內的碳, 在生物體死亡后通過微生物分解作用轉變為CO2，最終排入大氣。大氣中的CO2 平均每7 年通過光合作用與陸地生物圈交換1 次。

②燃料化石碳釋放，一部分動植物殘體在被分解之前即被沉積物所掩埋，而成為有機沉積物，經過悠長的年代，它們在熱能和壓力作用下轉變成礦物燃料——煤、石油和天然氣等。當它們在風化過程中或作為燃料燃燒時，其中的碳氧化成CO2 排入大氣。人類消耗大量礦物燃料對碳循環產生了重大影響，全世界每年燃燒煤炭、石油和天然氣化石燃料，以及水泥生產等釋放到大氣中的碳為5.3×1012 千克。

③在化學和物理因素作用下，石灰巖、白云石和碳質頁巖被分解，所含的碳又以CO2 形式釋放入大氣中。碳質巖的破壞在短時期內對碳循環的影響雖不大，但對全球幾百萬年尺度時間里的碳平衡卻是重要的。

④大氣、河流和海洋之間的CO2 交換，這種交換發生在氣和水的交界面，由于風和波浪的作用而加強，且這兩個方向流動的CO2 量大致相等，大氣與河流和海洋之間碳交換量為1.02×1015 千克。