Ciclo del carbono, tomada de Wikipedia

El carbono es muy importante en la materia viva puesto que constituye el esqueleto de la mayoría de las biomoléculas simples (monosacáridos, ácidos grasos, aminoácidos y nucleótidos) y complejas. Existen tres reservorios de carbono, las rocas carbonatadas, los combustibles fósiles y la atmósfera. Los carbonatos de las rocas pueden disolverse e incorporarse a la materia orgánica, pero este proceso es tan lento que no tiene trascendencia en el ciclo del carbono. Los combustibles fósiles son poco activos, ya que, salvo por combustión, el carbono difícilmente puede pasar a los seres vivos. Por tanto, la atmósfera es el único depósito activo de carbono.

El CO₂ atmosférico es fijado fundamentalmente por organismos fotoautótrofos como son las plantas y las algas, y por microorganismos fotosintéticos, como muchas bacterias y todas las algas microscópicas. También puede ser fijado por microorganismos quimioautótrofos. Todos ellos transforman el carbono inorgánico en compuestos orgánicos. Parte de esta materia orgánica pasa a través de las cadenas tróficas, de unos seres vivos a otros. Otra parte es oxidada en los procesos de respiración metabólica que devuelven el CO₂ a la atmósfera.

Las bacterias descomponedoras efectúan reacciones de descomposición de la materia orgánica, mediante fermentación butírica (ejemplo Clostridium butiricum) en la que se descomponen restos vegetales, o la fermentación pútrida (ejemplo Clostridium sporogenes) en la que se descompone materia orgánica de tipo proteico o aminoacídico.

Los hongos de la putrefacción de la madera son también capaces de descomponer restos vegetales. al utilizar la celulosa y la lignina de estos restos  como fuente de carbono y energía.

Como productos de estas descomposiciones se producen, además de sustancias orgánicas malolientes, dos compuestos de carbono, el CO₂ y el metano, CH₄. El metano es producido, a partir de diversos sustratos (como por ejemplo CO₂, metanol)  por arqueobacterias anaeróbicas llamadas metanógenas. Por tanto, las bacterias metanógenas transforman el CO₂ en metano y existen además otras bacterias que, en condiciones aeróbicas, tienen capacidad de oxidar el metano al estado de CO₂, son las bacterias metanotróficas. Las arqueobacterias metanógenas viven en ambientes anaerobios como los fangos de los pantanos, las ciénagas y los sedimentos marinos de profundidad. Algunas de ellas se han adaptado a vivir como endosimbiontes dentro de protozoos o bien en el interior de los tubos digestivos de animales como el estómago de los mamíferos rumiantes.

Parte del carbono de la materia viva formó en el pasado los combustibles fósiles (carbón y petróleo) y este carbono es devuelto a la atmósfera tras la combustión.