Chu trình lưu huỳnh liên quan đến cả quá trình khí quyển và trên cạn với lưu huỳnh lần đầu tiên được giải phóng vào khí quyển và môi trường bởi đá phong hóa trước khi tiếp xúc với không khí và chuyển hóa thành sunfat, được thực vật và vi sinh vật hấp thụ trước khi di chuyển lên chuỗi thức ăn. Khi các sinh vật hết hạn sử dụng, chúng sẽ giải phóng sunfat trở lại môi trường nơi nó sẽ quay trở lại bầu khí quyển, mưa xuống đại dương và kết hợp với sắt trong nước để tạo thành sunfua đen và cuối cùng chuyển hóa trở lại thành trầm tích biển. Sulfua sắt là nguyên nhân tạo ra màu đen và nâu của trầm tích biển.
Lượng lưu huỳnh đi vào khí quyển trong chu trình lưu huỳnh đã tăng theo cấp số nhân trong suốt những năm do hoạt động của con người. Bằng cách đốt nhiên liệu hóa thạch làm nguồn năng lượng, con người đang tăng lượng sunfua xâm nhập vào hệ thống. Trên thực tế, con người chịu trách nhiệm cho khoảng một phần ba tổng lượng sunfua đi vào khí quyển thông qua chu trình lưu huỳnh.
Sự gia tăng lưu huỳnh hoặc sulfur dioxide trong khí quyển sẽ khiến nhiều tia cực tím bị hấp thụ hơn. Điều này gây ra hiệu ứng nhà kính, được cho là nguyên nhân chính gây ra hiện tượng nóng lên toàn cầu.
