在化學性質方面，二氧化碳的化學性質不活潑，熱穩(wěn)定性很高（2000℃時僅有1。8%分解），不能燃燒，通常也不支持燃燒，屬于酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性，因與水反應生成的是碳酸，所以是碳酸的酸酐。一般以副產物二氧化碳為原料氣，用吸附膨脹法從吸附相提取高純二氧化碳，用低溫泵收集產品；也可采用吸附精餾法制取，吸附精餾法采用硅膠、3A分子篩和活性炭作吸附劑，脫除部分雜質，精餾后可制取高純二氧化碳產品。氨、氫氣、合成氨生產過程中往往有脫碳（即脫除氣體混合物中二氧化碳）過程，使混合氣體中二氧化碳經加壓吸收、減壓加熱解吸可獲得高純度的二氧化碳氣。

二氧化碳的電化學還原是一個利用電能將二氧化碳在電解池陰極還原而將氫氧根離子在電解池陽極氧化為氧氣的過程。二氧化碳一般可由高溫煅燒石灰石或由石灰石和稀鹽酸反應制得，主要應用于冷藏易的食品（固態(tài)）、作致冷劑（液態(tài)）、制造碳化軟飲料（氣態(tài)）和作均相反應的溶劑（超臨界狀態(tài)）等。17世紀初，比利時醫(yī)生海爾蒙特即揚·巴普蒂斯塔·范·海爾蒙特，發(fā)現(xiàn)木炭燃燒之后除了產生灰燼外還產生一些看不見、摸不著的物質，并通過實驗證實了這種被他稱為“森林之精”的二氧化碳是一種不助燃的氣體，確認了二氧化碳是一種氣體；還發(fā)現(xiàn)燭火在該氣體中會自然熄滅，這是二氧化碳惰性性質的次發(fā)現(xiàn)。

3世紀時，中國西晉時期的張華（232年－300年）在所著的《博物志》一載了一種在燒白石（CaCO3）作白灰（CaO）過程中產生的氣體，這種氣體便是如今工業(yè)上用作生產二氧化碳的石灰窯氣。CO2分子形狀是直線形的，其結構曾被認為是：O=C=O。但CO2分子中碳氧鍵鍵長為116pm，介于碳氧雙鍵（鍵長為124pm）和碳氧三鍵（鍵長為113pm）之間，故CO2中的碳氧鍵具有一定程度的三鍵特征。二氧化碳的電化學還原是一個利用電能將二氧化碳在電解池陰極還原而將氫氧根離子在電解池陽極氧化為氧氣的過程。