大規模な排出源から分離・回収した二酸化炭素を、地層や海洋に貯留・吸収することをいう。

これによって、排出される二酸化炭素が大気から隔離され、二酸化炭素濃度の安定化を図ることができるとされる。

例えば、回収した二酸化炭素を油田に封入することによって、大気からの隔離とともに、油田の内圧を高めて採掘効率を上げる試みがなされている。ただし、技術的な安全性やCCS事業に伴う環境影響についてなお検証が必要であるとされ、CCSによる貯留量は京都議定書で定める削減量として認められていない他、CCS事業は排出量取引における排出削減プロジェクトとしても認知されていない。