Les trois grands réservoirs, soumis à des mouvements pour une échelle de temps humaine (trois générations) sont : l'atmosphère, la biosphère (plantes et animaux continentaux) et les océans.

Le carbone suit un cycle, c’est-à-dire que, grossièrement, il n’y a pas de création de nouvel atome de carbone, mais des passages par différentes molécules, dans les différentes sphères. L’état du carbone qui nous intéresse particulièrement est celui sous forme de CO₂ dans l’atmosphère, car il joue ainsi dans l’effet de serre. Certains processus comme la photosynthèse, la respiration, la fermentation affectent le cycle du carbone organique, et en particulier l'équilibre du CO₂ atmosphérique, sur une échelle de temps inférieure au siècle. On parle alors de cycle court.

Cependant, le remplissage de l’immense réservoir que constituent les roches sédimentaires s'est fait petit à petit au cours des temps géologiques. Le flux de carbone est faible, mais s'étend sur une longue période de temps. Il en est ainsi pour l'oxydation du réservoir de carbone qui se trouve dans les kérogènes, hydrocarbures et charbons. On évalue le temps de résidence du carbone organique dans ce réservoir à plus de 200 millions d'années, soit en gros le laps de temps correspondant au dépôt des sédiments et matières organiques dans un bassin océanique, à l'enfouissement et la transformation des sédiments en roches sédimentaires, et finalement le soulèvement et l'émergence lors de la formation d'une chaîne de montagne.

L'extraction et la combustion des pétroles, gaz et charbons que nous pratiquons allègrement sont venues transformer une partie de ce cycle long en cycle court.