Karbondioksit gazı, bir karbon ve iki oksijen molekülünün birleşmesinden oluşan, kokusuz ve renksiz bir gazdır. Atmosfer basıncında oldukça kolay sıvı hale gelir ve ekşimsi bir tada sahiptir. Karbondioksit gazı birçok özelliklerinden dolayı endüstri ve diğer alanlarda geniş bir kullanım alanına sahiptir. Havadan ağır olan bu gaz, atmosferik basınçta katı hale geçer, kimyasal olarak asidiktir, yanmaz ve suda çözünebilir. Simgesi CO2 olan bu gazın molekül ağırlığı 44.009 g/mol, atmosferdeki oranı %0,03'ten azdır. Kaynama noktası -78°C ve hacimsel genleşme oranı 629'dur. Havalandırması olmayan ve kalabalık odalarda tehlikeli boyutlara ulaşan karbondioksit gazı oranı %25'e ulaştığında öldürücü hale gelebilir. Ancak, karbondioksit seviyesinin yükselmesi uyuklama durumu ve baş ağrısı gibi belirtiler vererek erken zamanda kişiyi uyarır.

Karbondioksit gazı, fotosentez olarak bilinen karbon döngüsü sırasında su ve ışık ile algler, siyanobakteriler ve bitkiler tarafından karbonhidrat enerjisi üretmek için adsorbe edilir. Bu nedenle hayatın devam edebilmesi için vazgeçilmez bir gazdır. Karbondioksit gazı, hidrokarbonların veya kömürün yanması, insan ve hayvanların solunumu ve sıvıların fermantasyonu sonrasında oluşur. Uzayda bulunan karbondioksit molekülleri çok soğuk olduğu için katı fazla bulunur. Nebulalar yeni gezegenler oluşturdukça, buz halinde bulunan karbondioksit molekülleri bu gezegenlerin bir parçası haline gelir. Dünya'da olduğu gibi Mars ve diğer gezegenlerde de karbondioksit bulunur. Dünya yüzeyinin uzaydan daha sıcak olmasından dolayı, karbondioksit moleküllerinin büyük bir oranı ısınıp gaz fazına geçer ve havaya karışır. Havaya karışan karbondioksit gazı, dünyada yaşayan tüm canlı organizmalar için büyük önem taşımaktadır.

Karbondioksit, havadan farklı tanımlanmış olan ilk gaz bileşiğidir. Flaman kimyager Jan Baptist Van Helmont, 17. yüzyılda kapalı bir kabın içinde kömürü yaktığında, reaksiyon sonucu oluşan kül miktarının başlangıçtaki orandan daha az olduğunu fark etti ve bunun sonucu olarak kömürün yanma özelliğinden sonra gaz veya "vahşi ruh" adını verdiği görünmeyen bir şekle dönüştüğünü ileri sürdü.

Daha sonraki dönemlerde, İskoç fizikçi Joseph Black, karbondioksit gazının özelliklerini etraflıca inceledi. Black, kalsiyum karbonatın ısıtıldığında veya asit ile karıştırıldığında yoğunluğu havadan daha fazla olan karbondioksit gazının ortaya çıktığını ve karbondioksit gazının ateş ve hayvan yaşamına ters şekilde etki ettiğini buldu.

1772'de kimyager Joseph Priestley, karbondioksit gazını üretmek için bir kireç taşı üzerine sülfirik asit damlatarak ve bir şişe suyun içinde çözmeye çalışarak, günümüzde tükettiğimiz sodayı icat etti.

Karbondioksit gazı, yağ sanayisinden gıda sanayisine ve tıp alanına kadar farklı alanlarda ve farklı amaçlarla kullanılabilen bir gazdır. Gaz altı kaynaklarında gaz asidi olarak, maden sodası, meşrubat, bira ve şarap gibi gazlı içecek üretiminde sıvılarda olan çözünürlüğü nedeniyle asit düzenleyici olarak kullanılır. Karbondioksit, içeceklere zarar verecek olan mikropların üremesini engelleme veya azaltma özelliğine sahiptir. Ürünün içinde karbondioksit miktarı ne kadar yüksekse, ürünün dayanıklılık derecesi o kadar artar. Karbondioksit ayrıca içeceklerin tatlarını uzun süre boyunca korumasına yardımcı olur ve ürünlerin raf ömrünün uzamasını sağlar.

Gıda sektöründe, oldukça pahalı ve hassas olan ve önceden hazırlanan kırmızı ve beyaz et, balık, hamur işi, mantar ve dondurma gibi ürünlerin soğutulmasında da kullanılır. Karbondioksitle yapılan soğutmalarda geleneksel soğutma yöntemlerinin tersine ürünlerde su kaybı en aza indirilir, bu nedenle ürün çözüldükten sonra ağırlığında fazla bir kayıp olmaz ve ürün tazeliğini korur. Bu nedenle karbondioksit ile soğutma ekonomik açıdan oldukça kârlı ve etkin bir soğutma yöntemidir. Karbondioksit ile yapılan koruyucu gazlı paketleme, et ve süt ürünleri, unlu mamuller ve ekmek gibi birçok gıdada uygulanır. Karbondioksit gübrelemesi de seralarda ve tarımda sulama sularında kullanılır.

Kimya sektöründe, ürünün kalitesini ve emniyetini sağlamak için azot ile karbondioksit gazı kullanılır. Mısır, arpa, buğday gibi baklagillerin saklandığı depolarda zararlı olduğu kanıtlanmış olan kimyasal ilaçların yerine çevre ve insan sağlığına zararsız olan karbondioksit gazı kullanılır. İnert gaz olmasından dolayı, karbondioksit yangın söndürme cihazlarında da kullanılır.

Doğal bir şekilde elde edilmiş olan karbondioksit gazı, tıp alanında da kullanılır.