碳固定包括有机碳固定、无机碳固定，以及人类通过各种技术方法对碳的固定。有机碳固定是指绿色植物从空气中获取CO2，经过光合作用转化为葡萄糖，再合成为植物体的碳化合物，经过食物链的传递，成为动物体的碳化合物。无机碳固定包括海水溶解部分大气中CO2，干旱区盐碱土吸收CO2，以及碳质岩的形成（即雨水和地下水吸收大气中CO2 成为碳酸，碳酸又把石灰岩变为可溶态的重碳酸盐流入海洋。而海水中的碳酸盐和重碳酸盐含量是饱和的，接纳了新输入碳酸盐后便有等量的碳酸盐沉积下来。通过成岩过程形成石灰岩、白云石和碳质岩）。人类固定CO2 的技术有：在地下深层埋藏CO2，通过高温高压反应将CO2 合成为其他碳化合物。

碳释放包括：①有机体碳释放，即植物和动物( 包括微生物) 的呼吸作用把通过光合作用积累在体内的一部分碳转化为CO2 释放进大气，构成生物体或贮存在生物体内的碳, 在生物体死亡后通过微生物分解作用转变为CO2，最终排入大气。大气中的CO2 平均每7 年通过光合作用与陆地生物圈交换1 次。

②燃料化石碳释放，一部分动植物残体在被分解之前即被沉积物所掩埋，而成为有机沉积物，经过悠长的年代，它们在热能和压力作用下转变成矿物燃料——煤、石油和天然气等。当它们在风化过程中或作为燃料燃烧时，其中的碳氧化成CO2 排入大气。人类消耗大量矿物燃料对碳循环产生了重大影响，全世界每年燃烧煤炭、石油和天然气化石燃料，以及水泥生产等释放到大气中的碳为5.3×1012 千克。

③在化学和物理因素作用下，石灰岩、白云石和碳质页岩被分解，所含的碳又以CO2 形式释放入大气中。碳质岩的破坏在短时期内对碳循环的影响虽不大，但对全球几百万年尺度时间里的碳平衡却是重要的。

④大气、河流和海洋之间的CO2 交换，这种交换发生在气和水的交界面，由于风和波浪的作用而加强，且这两个方向流动的CO2 量大致相等，大气与河流和海洋之间碳交换量为1.02×1015 千克。