Ce qu’on appelle « puits de carbone » est en fait un élément qui stocke, de façon plus ou moins temporaire, le carbone sous diverses formes, évitant ainsi de le rejeter dans l’atmosphère. La biosphère terrestre (sols et forêts) et les océans absorbent à eux deux environ la moitié du carbone. Les océans constituent un stockage durable pour ce carbone. En effet, une majorité de l’excès de CO2 qui s’y dissous est entraîné depuis la surface vers les eaux profondes. Il y sera immobilisé pendant plusieurs siècles. Or, le réchauffement climatique additionnel chauffe l’eau qui dissout alors moins bien le CO2. De plus, ce réchauffement peut ralentir les courants profonds qui stockent le carbone sur une longue période.

Concernant les forêts, elles agissent en puits de carbone uniquement lorsque les arbres sont en croissance. À maturité, le bilan est nul car elles absorbent par photosynthèse ce qu’elles rejettent par décomposition du bois et respiration des plantes. Les forêts rejettent dans l’atmosphère le CO2 qu’elles ont absorbé au bout de 20 à 80 ans, selon le type de forêts (tempérées, tropicales ou boréales). De plus, l’élévation de température augmente le rejet du CO2 stocké dans le sol. En plantant des forêts, on ne réduit pas, à proprement parler, les concentrations de gaz à effet de serre dans l’atmosphère mais on stocke le carbone sur une période donnée, et on « gagne du temps ». De plus, les écosystèmes continentaux ne pourront pas absorber beaucoup plus de CO2 que ce qu’ils font à l’heure actuelle, car les surfaces forestières susceptibles d’être plantées restent limitées.