خاک جزء اصلی اکوسیستم زمین است. اکوسیستم های جهان به روش های گسترده ای توسط فرآیندهای انجام شده در خاک تحت تاثیر قرار می گیرند، با اثراتی از تخریب لایه لایه اوزون و گرم شدن کره زمین تا تخریب جنگل های بارانی و آلودگی آب.
خاک به عنوان یک محیط مهندسی، زیستگاه ارگانیسم های خاک، سیستم بازیافت مواد مغذی و پسماندهای آلی، تنظیم کننده کیفیت آب، اصلاح کننده ترکیب اتمسفر، و محیطی برای رشد گیاهان عمل می کند. امروزه خاک صنعتی بالکلی خدمات بسیار مهم اکوسیستم تبدیل می کند. ارائه دهنده خدمات بسیار مهم اکوسیستم تبدیل می کند.
با توجه به چرخه کربن زمین، خاک به عنوان یک مخزن کربن مهم عمل می کند، و به طور بالقوه یکی از واکنش پذیرترین ها به اختلالات انسانی و تغییرات آب و هوایی است.
همانطور که سیاره گرم می شود، پیش بینی شده است که خاک به دلیل افزایش فعالیت بیولوژیکی در دماهای بالاتر، دی اکسید کربن به جو اضافه می کند که یک بازخورد مثبت (تقویت) است. با این حال، این پیش‌بینی با توجه به دانش جدیدتر در مورد گردش کربن خاک مورد تردید قرار گرفته است
از آنجایی که خاک دارای طیف وسیعی از طاقچه ها و زیستگاه های موجود است، بخش مهمی از تنوع ژنتیکی زمین را در خود جای داده است. یک گرم خاک می‌تواند حاوی میلیاردها ارگانیسم باشد، متعلق به هزاران گونه، عمدتا میکروبی و تا حد زیادی هنوز ناشناخته.
خاک دارای تراکم متوسط پروکاریوتی تقریباً 108 موجود در هر گرم است، در حالی که اقیانوس بیش از 107 موجودات پروکاریوتی در هر میلی لیتر (گرم) آب دریا ندارد. کربن آلی موجود در خاک در نهایت از طریق فرآیند تنفسی که توسط ارگانیسم‌های هتروتروف انجام می‌شود به اتمسفر بازگردانده می‌شود، اما بخش قابل‌توجهی به شکل ماده آلی خاک در خاک باقی می‌ماند. خاک ورزی معمولاً سرعت تنفس خاک را افزایش می دهد و منجر به تخلیه مواد آلی خاک می شود.
