الكربون العضوي الذائب (بالإنجليزية: Dissolved organic carbon) هو جزء من الكربون العضوي (Organic Carbon) يُعرف تشغيليًا بأنه المادة العضوية القادرة على المرور عبر مرشح مسام بحجم 0.22–0.7 ميكرومتر. الجزء المتبقي على المرشح يسمى الكربون العضوي الجزئي (Particulate Organic Carbon).
يُستخدم مصطلح المادة العضوية الذائبة (Dissolved Organic Matter) أحيانًا بالتبادل مع الكربون العضوي الذائب (Dissolved organic carbon). الأول يعبر عن الكتلة الكلية للمركب بما فيها العناصر الأخرى كالنيتروجين والأكسجين والهيدروجين، بينما الثاني يختص بكتلة الكربون وحدها.
ومن المعروف أن كمية المادة العضوية الذائبة تعادل تقريباً ضعفي كمية الكربون العضوي الذائب. كثير من الصفات التي تنطبق على الكربون العضوي الذائب تنطبق بالمثل على المادة العضوية الذائبة، والعكس صحيح.
يتواجد هذا المركب بكثرة في النظم البيئية البحرية والمياه العذبة، إذ يشكل ما يقرب 20% من إجمالي الكربون العضوي العالمي، وهو يضاهي في حجمه كمية الكربون الجوي. تنشأ هذه المادة داخلياً من النباتات المائية والطحالب أو خارجياً من التربة والنباتات البرية، ثم تنجرف عبر مياه الأنهار والبحيرات إلى المحيطات. وتلعب مخزونات الكربون العضوي الذائب دوراً محورياً على واجهة التفاعل بين العوالم الكيميائية والبيولوجية في المحيطات، حيث تغذي شبكات الغذاء البحرية وتدعم دورة الكربون الكوكبية.