Belerang menyajikan siklus yang melewati antara udara dan sedimen, karena ada deposit besar di kerak bumi dan di sedimen dan deposit yang lebih kecil di atmosfer.
Sulfur adalah unsur yang relatif melimpah di kerak bumi, terjadi terutama dalam bentuk sulfat larut. Sebagian besar reservoir belerang inert berada di batuan belerang, endapan unsur belerang, dan bahan bakar fosil.
Kegiatan manusia telah memobilisasi bagian dari reservoir inert ini, sehingga memperoleh konsekuensi yang tidak menyenangkan seperti polusi.
Akhirnya, beberapa endapan unsur belerang dan beberapa mineral sulfat mungkin berasal dari biogenik. Sulfur juga dapat ditambahkan di eksosfer dalam bentuk tereduksi (H2S), sebagai akibat dari aktivitas vulkanik dan metabolisme mikroba.
Sulfur juga dapat ditemukan dalam berbagai keadaan oksidasi dalam senyawa organik dan anorganik. Mikroorganisme mengkatalisis oksidasi dan reduksi berbagai bentuk belerang, sehingga membentuk suatu siklus.
Sulfur merupakan komponen esensial dari sistem kehidupan, yang terkandung dalam berbagai asam amino dalam bentuk gugus sulfhidril (-SH), selain menjadi komponen penting dari beberapa koenzim.
Singkatnya, dapat dinyatakan bahwa siklus belerang terjadi dalam urutan berikut:
Karena belerang dalam bentuk unsurnya tidak dapat digunakan oleh organisme yang lebih tinggi, agar asimilasinya menjadi mungkin, mikroorganisme perlu mengoksidasi unsur sulfa menjadi sulfat. Bakteri fotopigmentasi dari genus Chlorobium dan Pelodityon dapat berpartisipasi dalam proses ini. Namun, yang paling aktif dalam proses ini adalah yang fotopigmentasi, terutama dari genus Thiobacillus, yang dapat menghasilkan asam sulfat selama proses tersebut. Sulfat yang dihasilkan dapat langsung berasimilasi oleh tanaman, ganggang dan berbagai organisme heterotrofik, yang dimasukkan ke dalam asam amino belerang. Sulfat yang sama juga dapat diasimilasi membentuk H2S.
Tahap di mana bakteri dari genus Desulfovibrio berpartisipasi disebut Pengurangan Sulfat Desasimilative. Dalam proses ini, ion sulfat bertindak sebagai agen pengoksidasi untuk deasimilasi bahan organik, serta oksigen dalam respirasi konvensional.
Bakteri pereduksi sulfat menggunakan ion ini yang direduksi menjadi hidrogen sulfat (H2S). Peran mereka dalam siklus belerang dapat dibandingkan dengan peran bakteri pereduksi nitrat dalam siklus nitrogen. Selain bakteri Desulfovibrio, bakteri anaerobik lain yang terbatas dan terdiversifikasi secara morfologis berpartisipasi dalam proses tersebut, dengan Desulfomaculum dan Desulfobulbus menjadi yang paling terkenal.
Gas hidrogen sulfida yang dihasilkan dari reduksi sulfat dan dekomposisi asam amino dioksidasi menjadi unsur belerang. Reaksi ini khas dari bakteri pengoksidasi sulfur non-fotopigmentasi tertentu, seperti Beggiatoa, Thiothixis, Thioploca, dan Thiobacillus.