海洋覆蓋地球表面的70.8%，是地球上最重要的「碳匯」聚集地。據目前測算，地球上每年使用化石燃料所產生的二氧化碳約13%為陸地植被吸收，35%為海洋所吸收，而其餘部分暫留存於大氣中，因此，利用海洋的固碳作用，發展海洋低碳技術，對實現我國的減排戰略目標至關重要。
我們通常把吸收大氣二氧化碳的區域稱為「碳匯」，反之，向大氣釋放二氧化碳的區域稱為「碳源」。海洋是除地質碳庫外最大的碳庫，也是參與大氣碳循環最活躍的部分之一，海洋的固碳能力約為4000萬億噸，年新增儲存能力約5億-6億噸。海洋在調解全球氣候變化，特別是吸收二氧化碳等溫室氣體效應方面作用巨大。人類活動每年向大氣排放的二氧化碳總量達55億噸，其中約20億噸被海洋所吸收，陸地生態系統僅吸收7億噸左右。因此，通過增加海洋的碳匯能力，發展海洋低碳技術，可以在一定程度上緩解化石能源消費造成的全球氣候變化問題，將進一步推進我國經濟結構調整，轉變經濟發展方式，有利於建設資源節約型、環境友好型社會。
海洋有多種固碳方式，包括海洋物理固碳、深海封儲固碳、海洋生物固碳、海濱溼地固碳等。
海洋物理固碳，是指通過海洋「物理泵」的作用，使海水中的二氧化碳—碳酸鹽體系向深海擴散和傳遞，最終形成碳酸鈣，沉積於海底，形成鈣質軟泥，從而起到固碳作用。這種海—氣界面的氣體交換過程以及二氧化碳從海洋表面向深海輸送的水動力過程被稱為「物理泵」。
水體溫度的變化會影響海水中二氧化碳的溶解度，二氧化碳的溶解度隨溫度的降低而升高，因此，冬春季海水低溫期是吸收二氧化碳的「碳匯期」。碳在海流的作用下不斷被帶入深海，在深海長期儲存，達到固碳的效果。
深海封儲固碳是另一種固碳的有效方法。由於化石燃料，尤其是煤炭仍是我國最主要的能源燃料，為兌現我國二氧化碳的減排承諾和應對國際貿易可能出現的「碳關稅」，解決措施之一就是尋求能夠長期大量存儲二氧化碳的地方與方法。科學研究發現，在深海，二氧化碳會與水形成一種水化物，外面形成一層固態的外殼，這層外殼限制了二氧化碳與海水的接觸；當海水深度大於3000米時，液態二氧化碳表面能形成穩定的水化物外殼，這種方式儲藏的氣體將足以應對最嚴重的地震或其他地球劇變，能夠保證幾千年「安全無逃逸」。
要實現深海注入，首先要解決的問題就是廢氣中二氧化碳的收集，主要是利用胺溶劑「洗滌」排放的廢氣，利用專門的二氧化碳隔離裝置能收集98%左右的二氧化碳，然後將其液化壓縮，再由延伸至海洋深處的管道送至深海隔離。由於液態二氧化碳的比重大於海水，經由管道送入深海後，液態二氧化碳會自動下沉到海床部分。在深海水壓之下，液態二氧化碳會沉積不動。專家們預計隔離在深海海底的液態二氧化碳可以穩定隔離2000年以上，因此將二氧化碳注入深海是未來最理想的儲藏方法。
海洋生物固碳，是指通過海洋「生物泵」的作用進行固碳，即由海洋生物進行有機碳生產、消費、傳遞、沉降、分解、沉積等系列過程，從中實現「碳轉移」。海洋中的藻類、珊瑚礁、貝類等都有很強的固碳能力。
以藻類固碳為例，地球上的光合作用90％是由海洋藻類完成的。海藻能夠有效地利用太陽能，通過光合作用固定二氧化碳，將無機碳溶解轉化為有機碳，並且在其初級生產過程中，還需從海水中吸收溶解的營養鹽，如硝酸鹽、磷酸鹽，這使得表層水的鹼度升高，將進一步降低水體中二氧化碳的分壓。這兩個過程促使海洋與空氣界面兩側的二氧化碳分壓差加大，促進大氣二氧化碳向海水中擴散，使海水吸收更多的二氧化碳。目前，大規模人工養殖的海藻已成為淺海生態系統的重要初級生產力。研究表明，海洋大型藻類養殖水域面積的淨固碳能力分別是森林和草原的10倍和20倍。據計算，每生產一噸海藻，可固定二氧化碳1.1噸。近幾年，我國大型海藻養殖產量每年在120萬噸～150萬噸左右（乾重），換算為固碳量為36萬噸～45萬噸/年。
海濱溼地固碳也是一種很好的固碳方式。溼地是地球上具有獨特功能的生態系統，在全球碳循環中發揮著重要作用。溼地在植物生長、促淤造陸等生態過程中積累了大量的無機碳和有機碳。溼地土壤水分呈過飽和狀態，具有厭氧的生態特性，土壤微生物以嫌氣菌類為主，活動相對較弱，溼地積累的碳形成了富含有機質的溼地土壤。因此溼地具有較高的固碳潛力。全球沿海溼地的分布面積大約為20.3萬平方公裡，而沿海溼地每年碳的固定量約為45000萬噸。並且沿海溼地大量存在的硫酸根阻礙了甲烷的產生，從而降低了甲烷的排放量。高的碳積累速率和低的甲烷排放量，使沿海溼地大氣溫室效應的抑制作用更加明顯。
我國濱海溼地面積約為6萬平方公裡，常見的濱海溼地有河口三角洲、灘涂、紅樹林、珊瑚礁等。在沿海鹽沼，大米草和互花米草是主要的植物類型，它們作為固堤造陸植物引入我國，如今已遍及沿海鹽沼。漲潮水流經過植物群落後，水流能量大量減弱，水中所攜帶的大量顆粒物沉降，而在落潮初期的水流速度小，無法使灘面沉積物發生再懸浮，加大了沿海鹽沼的沉積速率，從而實現了固碳的目的。