硫元素循环主要包括硫在海洋圈、生物圈、岩石圈、海底沉积物圈以及大气圈中的循环，其中海洋硫循环是重要的科学研究问题，其中包含了海洋化学、海洋生物、海洋物理和海洋地质等综合而成的海洋生物地球化学过程，该循环不仅是全球物质循环的重要组成部分之一，也是生态系统的基础循环。

硫循环主要包括两个过程的驱动：①由微生物驱动的生物地球化学过程。在土壤和海水中，硫酸盐容易被生物体同化吸收利用，在此过程中会生成一系列具有挥发性、还原性的硫化物，该过程是陆地和海洋硫元素进入到大气的重要途径。②大气中的物理化学过程。还原性硫化物以及人为排放的含硫物质进入大气后会发生化学氧化反应最终生成硫酸盐，大气中的硫酸盐又会通过干湿沉降的方式回到陆地和海洋。海洋面积占到了全球面积的70%，海洋是自然硫源的主要部分，据估算全球海洋向大气释放的硫通量为6×10⁷吨/年。

因为海水中硫酸盐向硫化物转化的过程主要是通过细菌的降解作用实现的，不同的微生物在硫化物的转化过程中起到不同的作用，微生物参与的氧化还原反应可以促进水体与沉积物中硫化物之间的相互交换，一些硫化物在海洋生物体的生命活动过程中转化为含硫气体进入大气，硫循环过程将大气、水体和沉积物联系在一起。因此，海洋硫循环有两个显著的特征：①该循环过程包括若干个氧化还原反应；②微生物和细菌在海洋硫循环过程中起着非常重要的作用。

海洋硫循环与多种元素的地球化学循环之间存在密切的关系，是一个非常复杂的体系。海水中无机硫主要有硫酸盐、硫化氢（H₂S）等，硫酸盐是海洋无机硫的主要存在形式，会被海洋生物吸收利用，在生物体内经过一系列生物化学反应最终被同化还原成有机硫。H₂S主要来源于海底沉积物矿化物质以及冷泉和热液物质。全球大陆边缘海底沉积界面之下存在上千个冷泉活动区，冷泉活动会喷涌或渗漏H₂S等到水体中。在大洋中脊和断裂活动带上，海水侵入海底裂缝，受地壳深处热源加热，溶解地壳内的多种金属，形成富含H₂S、硫黄铁矿、黄铁矿、闪锌矿和铜、铁的硫化物等物质的炽热溶液，以“黑烟囱”形式喷出，H₂S进入水体，硫化物和硫酸盐矿物则沉积在海底，形成几千吨至上亿吨的块状海底矿床，再经一系列微生物的氧化还原作用在沉积界面实现硫元素的迁移转化。由于H₂S具有较强的还原性，在天然海水中常以重金属硫化物形式沉入海底，在海水中不占主要成分。海洋有机硫循环在海洋硫循环中占有重要地位，海洋生物体内的生物活性物质中，有许多属于含硫有机化合物。海洋中重要的有机硫化物包括二甲基硫（DMS）、二甲基巯基丙酸内盐（DMSP）、二甲亚砜（DMSO）、二甲基二硫（DMDS）、二硫化碳（CS₂）、羰基硫（COS）、甲硫醇（CH₃SH）等，其中DMS气体则被认为是连接海洋和大气最重要的生源硫化物。DMS不仅对全球硫收支平衡有重要贡献，更重要的是其排放与气候变化之间可能存在负反馈作用。海洋中DMS主要来源于藻类细胞代谢化合物DMSP的降解。海水中DMS的去除途径主要包括微生物降解、光化学氧化和海−气交换。海水中的DMS通过海-气交换进入大气后会被氧化生成非海盐硫酸盐（nss-SO₄^2-），形成气溶胶，使云凝结核（CCN）的数量增加，进而提高云层对太阳光的反射率，使全球热量收入减少，因而对温室效应有一定的减缓作用。此外，DMS在大气中的氧化产物大多具有较强的酸性，对天然沉降物的酸度也会产生较大的影响。

全球硫循环研究是国际重大研究计划（如表层海洋-低层大气研究计划）的重要组成部分。海洋硫循环不仅在全球物质循环中起到重要作用，对全球环境变化也有非常重要的意义。海洋有机硫循环是海洋物质循环的基本机制之一，关于海洋有机硫循环机制的研究，尤其是DMS气体在海水和大气间的联系与反馈，对于预测未来气候变化具有重要意义。关于海水-沉积物间的通量、海-气耦合模式以及海洋硫循环预测模型的研究还相对较少，在一些生物泵作用以及有机硫水平、垂直通量作用比较强烈的边缘陆架海海域有较大研究价值，将对定量评价海洋硫循环在全球气候变化和人类生存环境中的贡献以及全球硫收支平衡具有重要意义。