Se trata de un elemento químico fundamental para la vida. Presente en las moléculas orgánicas más sencillas y en los organismos más complejos, gran parte de los tejidos vivos lo tienen como componente. En su forma gaseosa, como dióxido de carbono (CO2), está presente de forma natural en la atmósfera y es esencial para el funcionamiento de los ecosistemas. Las plantas, en su proceso de fotosíntesis, absorben dióxido de carbono y producen materia orgánica y oxígeno.

La circulación del carbono en la Tierra está sometida a un ciclo continuo en el que intervienen los seres vivos, que regulan y mantienen estable su presencia en el medio ambiente, al absorberlo y fijarlo como parte de sus propios organismos. Las nuevas aportaciones del elemento químico, provenientes de fenómenos naturales, como por ejemplo erupciones volcánicas, acaban entrando en el continuo proceso de reciclaje que llevan a cabo los seres vivos, de modo que los niveles de carbono en el planeta tienden al equilibrio a largo plazo pese a que existan fluctuaciones y picos en escalas menores de tiempo.

El carbono atmosférico es importante para suavizar el clima de la Tierra, puesto que, mediante un proceso que se describe como «efecto invernadero», actúa como una pantalla que evita que el calor despedido por la superficie del planeta vuelva a la atmósfera. Éste efecto invernadero es un fenómeno totalmente natural, que ha permitido la existencia de vida en la Tierra tal y como la conocemos, pues sin la presencia del dióxido de carbono en la atmósfera la temperatura media del planeta sería muy inferior. Actualmente la temperatura media de la Tierra es de 15 ºC, y sería de -18 ºC de no existir el dióxido de carbono y el resto de gases que forman la cubierta protectora de la atmósfera. 

Se suele decir que los combustibles fósiles son fuentes de dióxido de carbono -lo emiten cuando son quemados-, mientras que los grandes bosques o selvas son sumideros, ya que las plantas lo absorben y lo procesan, expulsando oxígeno y guardando los átomos de carbono, que fijan en sus estructuras celulares. Además de las plantas terrestres, otro gran sumidero de carbono es el océano, donde habita una inmensa población de fitoplancton o algas minúsculas, que lo consumen para realizar la fotosíntesis.

Cuando se libera carbono que ya estaba fijado, como ocurre al quemar hidrocarburos fósiles como el petróleo -formado durante millones de años por la lenta acumulación de carbono por parte de los organismos vivos-, se produce un exceso de este componente en la atmósfera, que acrecienta el efecto invernadero y provoca el consiguiente aumento de las temperaturas. En los últimos dos siglos y medio, el hombre emite grandes cantidades de ese carbono antiguo fosilizado y el excedente no puede absorberse con la misma rapidez por el ciclo natural. De ahí nace la necesidad de reducir las emisiones.

A raíz de la firma del Protocolo de Kyoto para la reducción de emisiones, el dióxido de carbono se declara enemigo público número uno. A pesar de no tratarse de un gas tóxico ni contaminante, es uno de los gases de efecto invernadero con mayor presencia en la atmósfera, y al crecimiento de su concentración se le atribuye la subida de temperaturas en la Tierra desde hace 250 años.

La concentración del CO2 en la atmósfera se mide en partes por millón (ppm) y el ritmo de crecimiento actual es de 1,4 ppm anual. De un nivel aproximado de 280 ppm en el año 1800, se llega a las 390 ppm de la actualidad, y, de acuerdo con el Panel Intergubernamental para el Cambio Climático de la ONU (IPCC), el punto crítico se encuentra en las 450 ppm. Este aumento es de una rapidez sin precedentes conocidos en los últimos 20 millones de años, superando con creces la concentración actual de CO2 en la atmósfera a las de los últimos 650.000. Si continúa el ritmo de crecimiento actual de aumento de la concentración de CO2, llegar al punto crítico señalado por el IPCC.

Las emisiones de dióxido de carbono provienen principalmente del petróleo, por lo que la lucha contra el cambio climático se traduce en un combate contra el combustible fósil; de ahí que se busquen alternativas como las energías renovables. En los últimos años se están buscando también nuevos sumideros de carbono para captar o secuestrar el CO2 con el fin de reducir su concentración en la atmósfera.

El carbono ya no es un concepto restringido al ámbito político o económico. La huella de carbono, que se refiere a la cantidad de CO2 -u otros gases de efecto invernadero medidos en su equivalencia en CO2- que ha dejado tras de sí un producto o una empresa durante el proceso de su elaboración o actividad, se discute también en el ámbito ciudadano. La nueva tendencia en países europeos como Reino Unido es medir estos datos e incentivar entre los ciudadanos el consumo de aquellos productos con una menor huella de carbono.