海洋酸化是由溶解的二氧化碳大量涌入引起的。由于人為原因導致大氣中的CO2含量增加時，溶解的CO2含量也增加，從而降低了水的pH值。

當水被二氧化碳飽和時，它不僅會降低海洋的pH值，還會消耗碳酸鈣源和³3。碳酸鈣CaCO3是建造許多水生生物的珊瑚，貝殼和外骨骼的必要成分。隨著CO3²水平的降低，海洋生物建造貝殼的難度變得更大。

如“二氧化碳和pH值”部分所述，額外的CO2會增加水中的氫離子數量，從而降低pH值：

CO2 + H2O <=> H2CO3…H2CO3 <=>（H +）+HCO3?

在pH值介于6.4和10.33之間的情況下，其中一些氫離子會附著在碳酸根離子上²²：

（H +）+ CO3 2- <=> HCO3 –

因此，隨著CO2含量的增加，碳酸鹽，CO3 2-的可用性降低，從而減少了貝殼和珊瑚建筑物的可利用量。

CO2 + H2O +CO3²?<=>2HCO3?

高的二氧化碳含量也由于較低的pH值和與碳酸鹽的競爭而使維持當前的外殼更加困難。

此外，水的空氣飽和度基于亨利定律的分壓。隨著空氣中二氧化碳含量的增加，其分壓也隨之增加。這樣可以降低氧氣的分壓，降低其飽和度，并導致低氧（低O2）條件。

雖然海洋永遠不會變成“酸性”（pH值小于7），但即使pH值降低一點點，也會給咸水生物帶來壓力并增加死亡率。pH是對數的，意味著降低0.1相當于酸度增加了30％。