地球上最大的两个碳库是岩石圈（最大的碳库是地球表层的沉积物和沉积岩）和化石燃料，含碳量约占地球上碳总量的99.9%。这两个库中的碳活动缓慢，实际上起着贮存库的作用。地球上还有三个碳库——大气圈库、水圈库和生物库。这三个库中的碳在生物和无机环境之间迅速交换，容量小而活跃，实际上起着交换库的作用。
碳在岩石圈中主要以碳酸盐的形式存在,总量为2.7×1016吨；在大气圈中以二氧化碳和一氧化碳的形式存在，总量有2×1012吨；在水圈中以多种形式存在；在生物库中，则存在着几百种被生物合成的有机物。这些物质的存在形式受到各种因素的调节。
在大气中，二氧化碳是含碳的主要气体，也是碳参与物质循环的主要形式。在生物库中，森林是碳的主要吸收者,它固定的碳相当于其他植被类型的两倍。森林又是生物库中碳的主要贮存者,贮存量大约为4.82×1011吨，相当于目前大气含碳量的2/3。

因此，海洋、陆地和沉积库中碳量的小变化能够引起大气中碳量的大变化。