它不仅是植物光合作用的原料，更凭借其独特的物理化学性质，在食品饮料、工业制造、新能源乃至碳中和战略中扮演着不可替代的角色。
- 物理状态：常温常压下为无色、无臭、略带酸味的气体。密度约为空气的1.5倍，易沉积在低洼处。
- 相变特性：
- 临界点：临界温度31.1℃，临界压力7.38 MPa。高于临界温度时，无论施加多大压力都无法液化。
- 三相点：-56.6℃、0.518 MPa。在此条件下，气、液、固三相共存。
- 干冰：常压下，二氧化碳不经过液态直接凝华为固态（升华点-78.5℃），升华时吸收大量热，是优良的制冷剂。
- 化学性质：
- 弱酸性：溶于水生成碳酸，使水溶液呈弱酸性（pH≈5.6）。
- 惰性：常温下化学性质稳定，不燃烧、不支持燃烧，是优良的灭火和惰性保护介质。
- 反应性：高温或催化剂存在下，可与碱、金属氧化物、氨等反应，生成碳酸盐、尿素等化工产品。
- 安全特性：
- 无毒但窒息：本身无毒，但高浓度下会置换氧气导致缺氧窒息。
- 冷灼伤：液态或固态二氧化碳温度极低，直接接触会造成严重冻伤。
- 超压风险：液态二氧化碳在密闭容器中受热汽化，压力急剧升高，有爆炸危险。
二氧化碳的应用已从传统的工业辅助气体，拓展至食品、新能源、环保等战略性新兴产业 - 碳酸饮料：作为碳酸化剂，赋予饮料清爽口感和抑菌作用。
- 食品保鲜：用于气调包装（MAP），抑制微生物生长和酶活性，延长肉类、果蔬、烘焙食品的货架期。
- 冷冻冷藏：干冰用于冷链运输、食品速冻、冰淇淋展示等超低温场景。
- 食品加工：作为萃取溶剂（超临界CO₂萃取）用于咖啡脱因、香料提取；作为膨松剂用于烘焙；作为pH调节剂用于酿酒、水处理。
- 焊接保护气：作为MAG/MIG焊接的保护气，成本低、电弧稳定、熔深大，广泛用于碳钢、低合金钢焊接。
- 激光切割：作为激光切割机的辅助气体，吹除熔渣、冷却切缝，提高切割质量和速度。
- 化工合成：作为碳一化学（C1化学）的基础原料，用于生产尿素、碳酸酯、甲醇、可降解塑料（如聚碳酸亚丙酯PPC）等。
- 消防灭火：二氧化碳灭火系统通过窒息和冷却作用灭火，无残留、不导电，适用于电气设备、精密仪器、档案库等场所。
- 农业：作为气肥，提高温室大棚内CO₂浓度，促进光合作用，增加作物产量。
- 医疗：用于腹腔镜手术中的气腹建立、呼吸刺激剂、冷冻治疗等。
- 环保：用于烟气脱硫脱硝、废水处理pH调节、垃圾焚烧炉助燃等。