Salah satu dampak negatif dari perubahan penggunaan lahan yaitu meningkatkan emisi gas rumah kaca (GRK) di atmosfer. Gas karbon dioksida merupakan salah satu GRK yang dapat memberikan kontribusi terhadap terjadinya pemanasan global dan perubahan iklim. Sehubungan dengan hal tersebut, penelitian ini memfokuskan pada kajian jenis-jenis tutupan lahan, kekritisan lahan, potensi cadangan karbon dan serapan CO2 pada Daerah Aliran Sungai (DAS) Wain yang luasannya sekitar 11.225,68 ha dan berfungsi juga sebagai hutan lindung di wilayah Kota Balikpapan. Tujuan penelitian ini untuk mengetahui karakteristik jenis-jenis tutupan lahan, baik pada lahan tidak kritis maupun pada lahan kritis, serta kontribusi jenis-jenis tutupan lahan terhadap potensi besarnya cadangan karbon dan serapan CO2 di DAS Wain. Penelitian ini dilakukan dengan mengumpulkan data sekunder lalu dibahas secara analisis deskriptif kuantitatif dan deskriptif kualitatif. Hasil penilitian ini menunjukkan bahwa karakteristik jenis-jenis tutupan lahan pada kategori lahan tidak kritis yaitu hutan lahan kering primer, hutan lahan kering sekunder, dan hutan mangrove primer, sedangkan kategori lahan potensial kritis yaitu hutan lahan kering sekunder, hutan mangrove sekunder, pertanian lahan kering campur, pertanian lahan kering, dan permukiman; kategori lahan agak kritis yaitu semak/belukar, pertanian lahan kering campur, dan tanah terbuka; kategori lahan kritis yaitu tanah terbuka. Hasil estimasi potensi besarnya cadangan karbon dan serapan CO2 dari jenis-jenis tutupan lahan pada kategori lahan tidak kritis secara berurutan yaitu 1.248.330,10 ton/tahun dan 4.577.626,47 ton CO2/tahun, kategori lahan potensial kritis yaitu 130.363,10 ton/tahun dan 478.041,50 ton CO2/tahun, kategori lahan agak kritis yaitu 100.706,47 ton/tahun dan 478.041,50 ton CO2/tahun, dan kategori lahan kritis yaitu 95,81 ton/tahun dan potensi serapan CO2 sekitar 351,34 ton CO2/tahun. Informasi tentang kajian jenis-jenis tutupan lahan dan kekritisan lahan terhadap potensi cadangan karbon dan serapan CO2 dapat menjadi acuan untuk instansi terkait dalam kegiatan perencanaan untuk tindakan rehabilitasi hutan dan lahan, serta upaya penambahan dan peningkatan manfaat lainnya di DAS Wain.