自养的生物吸收无机碳，转化成有机物的过程。已经发现的生物固碳途径有：卡尔文循环（CBB，Calvin-Benson-Basshamcycle）、还原性三羧酸循环（rTCA，tricarboxylic acid cycle）、还原性乙酰辅酶A途径（W-L循环）、3-羟基丙酸/4-羟基丁酸（3HB/4HB）、3-羟基丙酸、二羧酸/4-羟基丁酸（DC/4HB）。

自然界主要存在以下五种固碳途径：卡尔文循环（CBB）、还原性三羧酸循环(rTCA)、还原性乙酰辅酶A途径（W-L循环）、3-羟基丙酸/4-羟基丁酸（3HP/4HB）、3-羟基丙酸、二羧酸/4-羟基丁酸（DC/4HB）。最普遍的CO2固定途径是卡尔文循环，它广泛的存在于绿色植物体、蓝细菌、藻类、紫色细菌和一些变形菌门中，此种固碳途径也是能量利用效率最低的。3HP/4HB循环、3HP循环、DC/4HB循环多见于一些极端嗜热嗜酸菌，其中有部分极端细菌3HP/4HB循环中的酶可以耐受较高的温度，具有一定的开发前景。rTCA、DC/4HB循环和W-L循环仅存在于厌氧生物中。