מחזור הפחמן, סך כל השינויים המתחוללים בתרכובות היסוד פחמן בטבע, שבמהלכם הוא הופך מפחמן אי-אורגני לאורגני וחוזר חלילה. המושג "מחזור הפחמן" אינו מתייחס לגלגוליו השונים של פחמן אי-אורגני, כגון מפחמן דו-חמצני אטמוספירי לחומצה פחמתית, וממנה לסלע גיר, שהמסתו עשויה לשחרר פחמן דו-חמצני.במחזור הפחמן, כפי שמקובל להשתמש במונח זה, הופך פחמן דו-חמצני (CO2) המצוי באוויר לפחמן אורגני בכמה דרכים, שהחשובה מביניהם הוא הפוטוסינתזה המתרחשת בתאי צמחים; כאן משתלב הפחמן בסוכר גלוקוזה. תאי הצמח משתמשים בגלוקוזה ליצירת מולקולות אורגניות אחרות (כגון תאית), ובעלי החיים מחוללים במולקולות של הצמחים שהם אוכלים שינויים נוספים, עדיין בתחום הכימיה האורגנית.
בתהליכי הנשימה, הדיות והשריפה, חוזר חלק מהפחמן...
