固態二氧化碳俗稱干冰，升華時可吸收大量熱，因而用作制冷劑，如人工降雨，也常在舞臺中用于制造煙霧。二氧化碳一般不燃燒也不支持燃燒，常溫下密度比空氣略大，受熱膨脹后則會聚集于上方。也常被用作滅火劑但Mg、Na、K等燃燒時不能用CO2來滅火，因為：2Mg + CO2==點燃== 2MgO + C、4Na + CO2==點燃==2Na2O + C、4K + CO2==點燃==2K2O + C。

二氧化碳是綠色植物光合作用不可缺少的原料，溫室中常用二氧化碳作肥料。光合作用總反應：CO2+H2O —葉綠體、光照→ C6H12O6 + O2注意：光合作用釋放的氧氣全部來自水，光合作用的產物不僅是糖類，還有氨基酸（無蛋白質）、脂肪，因此光合作用產物應當是有機物。

各步分反應：2H2O —光照→ 2H2↑+ O2↑（水的光解） NADP+ + 2e- + H+ → NADPH（遞氫） ADP + Pi —→ ATP （遞能） CO?+C5化合物→C6化合物（二氧化碳的固定） C6化合物 —ATP、NADPH→（CH2O）n + C5化合物（有機物的生成）

二氧化碳還可用于制取金剛石，反應的化學方程式為4Na+CO2=2Na2O+C，反應的條件為440℃及800個大氣壓，在這樣的條件下，二氧化碳會形成超流體，能夠吸附在鈉的表面，加速電子從鈉傳遞至二氧化碳的過程。當溫度降低至400℃時，就沒有金剛石的產生了，當壓力下降時，生成物也主要以石墨為主。

液體二氧化碳密度1.1克/厘米3。液體二氧化碳蒸發時或在加壓冷卻時可凝成固體二氧化碳，俗稱干冰，是一種低溫致冷劑，密度為1.56克/厘米3。二氧化碳能溶于水，20℃時每100體積水可溶88體積二氧化碳，一部分跟水反應生成碳酸。化學性質穩定，沒有可燃性，一般不支持燃燒，但活潑金屬可在二氧化碳中燃燒，如點燃的鎂條可在二氧化碳中燃燒生成氧化鎂和碳。二氧化碳是酸性氧化物，可跟堿或堿性氧化物反應生成碳酸鹽。跟氨水反應生成碳酸氫銨。無毒，但空氣中二氧化碳含量過高時，也會使人因缺氧而發生窒息。綠色植物能將二氧化碳跟水在光合作用下合成有機物。二氧化碳可用于制造碳酸氫銨、小蘇打、純堿、尿素、鉛白顏料、飲料、滅火器以及鑄鋼件的淬火。二氧化碳在大氣中約占總體積的0.03%，人呼出的氣體中二氧化碳約占4%。實驗室中常用跟大理石反應制取二氧化碳，工業上用煅燒石灰石或釀酒的發酵氣中來獲得二氧化碳