Die koolstofkringloop of koolstofsiklus is die biochemiese kringloop waar koolstof tussen die biosfeer, die geosfeer, die hidrosfeer en die atmosfeer van die aarde uitgeruil word. Ander sterrekundige liggame mag dalk eenderse koolstofkringlope hê, maar niks is tans hiervan in die mensdom se kennis nie. Deur fotosintese word C O 2 {\displaystyle CO_{2}} , koolstofdioksied-gas, aan die atmosfeer onttrek. Plante gebruik sonenergie en water om dit in organiese stowwe om te sit. Dit word vaslegging genoem. Chemies is dit 'n reduksie waarin die oksidasietoestand van 4+ wat die koolstofatoom in die koolstofdioksiedmolekuul het, verlaag word. Tegelykertyd word suurstof vrygestel en energie opgegaar. Hierdie proses kan tydelik wees, wanneer die koolstof later weer geoskideer word en opnuut in die kringloop opgeneem word. Van die koolstof kan egter ook in die aarde begrawe raak, uit die kringloop onttrek en in die geosfeer opgegaar word. Dit is hoe ruolie en steenkool ontstaan het. Snags vind in plante die omgekeerde proses van fotosintese plaas, wat respirasie genoem word. Ander lewensvorme soos diere doen dit nie net snags nie maar altyd. Respirasie is 'n oksidasieproses.