El fondo del océano representa el mayor sumidero de carbono activo de la Tierra. Sin embargo, la circulación oceánica y la compleja forma y topografía del fondo marino dan como resultado variaciones espaciales y temporales sustanciales en el almacenamiento de carbono dentro de los sedimentos marinos. Aquí abordamos esta complejidad presentando la primera síntesis global de cómo la profundidad, la forma y la edad del fondo marino controlan la cantidad de carbono que potencialmente puede almacenarse en los sedimentos marinos. Nuestros resultados revelan un control de primer orden por parte del relieve del fondo marino, con los márgenes continentales y las profundidades marinas representando, respectivamente, aproximadamente el 59% y el 40% del almacenamiento global de carbono en el fondo marino. Estos entornos muestran controles contrastantes, con los márgenes continentales influenciados por la forma del fondo marino (es decir, pendiente) y las profundidades marinas por la rugosidad del fondo marino y la profundidad del agua. Nuestros hallazgos proporcionan limitaciones importantes para predecir cómo el sumidero de carbono del océano podría evolucionar en respuesta a la expansión anticipada de las zonas mínimas de oxígeno y la acidificación de los océanos en escenarios de cambio global.