二氧化碳是空气中常见的化合物，其分子式为CO2，由两个氧原子与一个碳原子通过共价键连接而成。
二氧化碳平均约占大气体积的387ppm。大气中的二氧化碳含量随季节变化，这主要是由于植物生长的季节性变化而导致的。当春夏季来临时，植物由于光合作用消耗二氧化碳，其含量随之减少；反之，当秋冬季来临时，植物不但不进行光合作用，反而制造二氧化碳，其含量随之上升。
常压下为无色、无臭、不助燃、[1]不可燃的气体。
二氧化碳略溶于水，少部份二氧化碳会和水反应，产生碳酸，溶解比例大约为1：1。
CO2(g)+H2O→H2CO3
二氧化碳略微溶于醇。
二氧化碳通常是由燃烧有机化合物、细胞的呼吸作用、微生物的发酵作用等所产生，植物在有阳光的情况下吸取二氧化碳，在其叶绿体内进行光合作用，产生碳水化合物和氧气，氧气可供其他生物进行呼吸作用，这种循环称为碳循环(carboncycle)。
二氧化碳是温室气体之一，它允许可见光自由通过，但会吸收红外线与紫外线，这可以把来自太阳的热能锁起来，不让其流失，如果大气中的二氧化碳含量过多，热量更难流失，地球的平均气温也会随之上升，这种情况称为温室效应。
二氧化碳的固体状态是干冰。干冰在室温下会直接升华为气体。二氧化碳需加压到5.1倍大气压力才会以液态存在。
CO2的有关超临界物性参数：
临界温度：Tc=304.2K
临界压力：Pc=7.28MP
临界体积：Vc=94cm3/mol
临界密度：ρc=0.468g/cm3
压缩因子：Z=0.274
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