液體二氧化碳用作致冷劑，飛機、和電子部件的低溫試驗，提高油井采收率，橡膠磨光以及控制化學反應，也可用作滅火劑。關于其毒性，研究表明：低濃度的二氧化碳沒有毒性，高濃度的二氧化碳則會使動物。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）、作致冷劑（液態）、制造碳化軟飲料（氣態）和作均相反應的溶劑（超臨界狀態）等。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。高純二氧化碳主要用于電子工業，醫學研究及臨床診斷、二氧化碳激光器、檢測儀器的校正氣及配制其它特種混臺氣，在聚乙烯聚合反應中則用作調節劑。
現代科學家一般認為CO2分子的中心原子碳原子采取sp雜化，2條sp雜化軌道分別與2個氧原子的2p軌道（含有一個電子）重疊形成2條σ鍵，碳原子上互相垂直的p軌道再分別與2個氧原子中平行的p軌道形成2條大π鍵。17世紀初，比利時醫生海爾蒙特即揚·巴普蒂斯塔·范·海爾蒙特，發現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；還發現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現。由于二氧化碳密度比空氣大，能溶于水且能與水反應，所以采用向上排空氣法。將生成的氣體通入澄清的石灰水，石灰水變渾濁，證明該氣體為二氧化碳。
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