En naturlig eller konstgjord process eller plats där koldioxid tas upp från atmosfären och lagras under en längre tid. Kolsänkor spelar en viktig roll i att minska mängden koldioxid i atmosfären och bidra till att mildra klimatförändringarna.
Exempel på kolsänkor är skogar, hav, torv- och jordbruksmarker. Även trämaterial i hus, möbler och liknande produkter benämns ibland som kolsänkor på det sättet att de lagrar kol som har absorberats under trädens tillväxt.