CO2分子量44.01，其中碳占27.29％，氧占72.71％，比重1.523（設空氣為1）。無色、無味、不可燃，通常作為中止燃燒反應的氣體。可溶于水，較不溶于醇類及其它中性有機溶劑。此外，若遇到鹼溶液則會因形成碳酸鹽而被吸收。市售的二氧化碳除了以鋼瓶裝的高壓液態之外，尚有固態的乾冰（比重1.35）。
在大氣壓下，固態CO2直接昇華為氣態。昇華溫度為-78.48℃（760mmHg下），熔點－56.6℃（在5.2大氣壓下），生成熱為94.05kcal/mol，汽化潛熱83.12cal/g。CO2是碳酸鹽礦物的成份之一，也是動物新陳代謝后的產物。若吸入大量CO2，將使呼吸及心跳加速、頭昏眼花、發汗、痙攣，甚至失去知覺。
如果皮膚接觸到乾冰，由于其溫度甚低（-78.5℃），所以會引起凍傷及水泡。二氧化碳可用于制造飲料、滅火氣體、稻米的薰蒸劑、殺菌劑、及冷凍食品工業及舞臺上做為效果的無害煙霧。工業制法為制造石灰過程中，燃燒CaCO3時的副產物。
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