Axit hóa đại dương là sự axit hóa ngày càng tăng của các đại dương, nguyên nhân chủ yếu là do sự hấp thụ carbon dioxide từ khí quyển.[26] Sự gia tăng carbon dioxide trong khí quyển do đốt nhiên liệu hóa thạch dẫn đến nhiều carbon dioxide bị hòa tan trong đại dương. Khi carbon dioxide hòa tan trong nước, nó tạo thành các ion hydro và cacbonat. Điều này làm tăng độ axit của đại dương và khiến việc tồn tại ngày càng khó khăn hơn đối với vi sinh vật, động vật có vỏ và các sinh vật biển khác phụ thuộc vào calci cacbonat để hình thành vỏ của chúng.[27]

Độ axit tăng lên cũng có khả năng gây hại cho các sinh vật biển, chẳng hạn như làm giảm tốc độ trao đổi chất và phản ứng miễn dịch ở một số sinh vật, gây ra hiện tượng tẩy trắng san hô.[28] Quá trình axit hóa đại dương đã tăng lên 26% kể từ đầu kỷ nguyên công nghiệp.[29] Nó đã được so sánh với sự thay đổi khí hậu do con người gây ra và được gọi là "cặp song sinh xấu xa của sự nóng lên toàn cầu " [30] hoặc " vấn đề CO2 khác ".[31]