Der Kohlenstoffkreislauf im Wald ist ein komplexer natürlicher Prozess, der für das Ökosystem von entscheidender Bedeutung ist.
Die Bäume und Pflanzen im Wald nehmen durch Photosynthese Kohlendioxid aus der Atmosphäre auf und wandeln es mithilfe von Sonnenlicht und Wasser in Glucose und Sauerstoff um. Die Schritte der Photosynthese umfassen dabei die Lichtreaktion, bei der Wasser gespalten wird, und die Dunkelreaktion, in der das CO2 in Glucose umgewandelt wird. Diese Glucose dient den Pflanzen als Energiespeicher und Baustein für Wachstum. Der dabei entstehende Sauerstoff wird an die Atmosphäre abgegeben.
Im Wald gibt es verschiedene Kohlenstoffsenken und Kohlenstoffquellen. Als Senken fungieren vor allem die lebenden Bäume, die große Mengen Kohlenstoff in ihrer Biomasse speichern, sowie der Waldboden, in dem abgestorbenes organisches Material zersetzt und als Humus gebunden wird. Zu den wichtigsten Quellen zählen die Atmung der Lebewesen, bei der CO2 freigesetzt wird, sowie Zersetzungsprozesse durch Mikroorganismen. Auch Waldbrände oder die Rodung von Wäldern setzen gespeicherten Kohlenstoff frei. Ein gesunder Wald nimmt dabei mehr Kohlenstoff auf als er abgibt und wirkt so als wichtige Kohlenstoffsenke im globalen Kohlenstoffkreislauf. Durch den Klimawandel und menschliche Eingriffe ist dieses empfindliche Gleichgewicht jedoch zunehmend gefährdet. Der Schutz der Wälder spielt daher eine zentrale Rolle beim Klimaschutz und der Stabilisierung des globalen Kohlenstoffkreislaufs.