Kohlenstoffdioxid ist das Produkt der chemischen Reaktion von Kohlenstoff und Sauerstoff bei vollständiger Verbrennung, wie sie bei Feuer oder aber auch beim Stoffwechsel (Metabolismus) im Körper auftritt. Wie der Name impliziert gehen dabei zwei Sauerstoffatome eine Verbindungmit einem Kohlenstoffatom ein. Dabei wird eine Energiemenge freigesetzt, die der Körper nutzt, respektive die als Wärmemenge freigegeben wird.

Der entgegengesetzte Vorgang läuft innerhalb von Pflanzen ab, die den Kohlenstoff unter Nutzung der Sonnenenergie abspalten und den Sauerstoff an die Umgebung freigeben (Photosynthese). Somit dient der Kohlenstoffdioxid auch als Nahrung für Pflanzen. Neben den natürlichen Vorgängen gibt es auch technische Verwendungszwecke für Kohlenstoffdioxid. In Form von gelöstem Kohlenstoffdioxid, der mit Getränken eine schwache Kohlensäure bildet, wird er beispielsweise in Getränken eingesetzt. In Backwaren wird er mit anderen Verbindungen als Treibmuttel eingesetzt. Aufgrund der Unbrennbarkeit des Gases wird es auch als Feuerlöschmittel in Handlöschern und in Löschanlagen von Transformationshäusern eingesetzt.

Er ist der vierthäufigste Stoff in trockener atmosphärischer Luft - auf Venus und Mars kommt er sogar am häufigsten vor - und sorgt für einen sogenannten Treibhaus-Effekt auf der Erde. Dabei dient die Erde als Absorber für das sichtbare Licht. Der Kohlenstoffdioxid der nicht durchlässig für Infraotstrahlung ist, verhindert aber die Abgabe der aufgenommenen Wärme an den Weltraum. Seit neustem steht dieser Effekt in Verdacht, eine durch die technische Entwicklung zusätzlich hervorgerufene Erwärmung der Erde hervorzurufen, da der Anteil in der Atmosphäre in den letzten hundert Jahren um rund 14 % angewachsen ist.