Penelitian ini mengembangkan sebuah model persediaan pada sistem closed-loop supply chain (CLSC) dengan mempertimbangkan pajak karbon, produk cacat, dan perbedaan nilai tukar mata uang. Terdapat dua pihak yang terlibat dalam sistem CLSC yaitu pemanufaktur dan pengecer. Pada penelitian ini, pemanufaktur dan pengecer berada di dua negara yang berbeda sehingga biaya yang dikeluarkan dipengaruhi oleh volatilitas nilai tukar mata uang kedua negara tersebut. Pemanufaktur memproduksi produk jadi yang berasal dari bahan baku dan produk bekas pakai, kemudian mengirimkan produk jadi ke pengecer untuk kemudian dijual ke konsumen. Permintaan produk dan pengembalian produk bekas bersifat stokastik. Pada penelitian ini proses produksi oleh pemanufaktur dianggap tidak sempurna, sehingga lot yang terkirim ke pengecer mengandung sejumlah produk cacat. Kebijakan pajak karbon digunakan untuk membatasi emisi yang dikeluarkan dari aktivitas produksi, transportasi, dan penyimpanan. Pemanufaktur mengadopsi green investment dalam rangka mengurangi emisi. Fungsi tujuan dari model yang dibangun adalah meminimalkan biaya persediaan dengan optimasi nilai variabel keputusan berupa jumlah pengiriman, kuantitas pengiriman, besar investasi, dan safety factor. Algoritma digunakan untuk menemukan solusi optimal dari model yang dikembangkan dan perhitungan contoh numerik diberikan untuk menggambarkan hasil dari model yang dikembangkan. Analisis sensitivitas disajikan untuk menyelidiki pengaruh kunci parameter kinerja model. Hasil dari analisis sensitivitas menunjukkan bahwa perubahan parameter berpengaruh kepada hasil dari variabel keputusan dan fungsi tujuan.