二氧化碳在常温常压下为无色无味气体，溶于水和烃类等多数有机溶剂，其相关物理常数如下表：

（参考资料： ^[2]  ）

二氧化碳是碳氧化合物之一，是一种无机物，不可燃，通常也不支持燃烧，低浓度时无毒性。它也是碳酸的酸酐，属于酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性，其中碳元素的化合价为+4价，处于碳元素的最高价态，故二氧化碳具有氧化性而无还原性，但氧化性不强。 ^[29] 

二氧化碳可以溶于水并和水反应生成碳酸，而不稳定的碳酸容易分解成水和二氧化碳，相应的化学反应方程式为：

；

。 ^[29] 

一定条件下，二氧化碳能与碱性氧化物反应生成相应的盐，如：

；

。 ^[29] 

向澄清的石灰水中加入二氧化碳，会使澄清的石灰水变浑浊，生成碳酸钙沉淀（此反应常用于检验二氧化碳），相应的化学反应方程式为：

当二氧化碳过量时，生成碳酸氢钙：

第一步：

；

第二步：

；

总方程式：

。

由于碳酸氢钙溶解性大，长时间往已浑浊的石灰水中通入二氧化碳，可发现沉淀渐渐消失。 ^[29] 

②与氢氧化钠反应

二氧化碳会使烧碱变质，相应的化学反应方程式为：

当二氧化碳过量时，生成碳酸氢钠：

第一步：

；

第二步：

；

总方程式：

。 ^[29] 

高温条件下，二氧化碳能与碳单质反应生成一氧化碳，相应的化学反应方程式为：

。 ^[29] 

在点燃的条件下，镁条能在二氧化碳中燃烧，相应的化学反应方程式为：

。 ^[29] 

二氧化碳和氢气在催化剂的作用下会发生生成甲醇、一氧化碳和甲烷等的一系列反应，其中几种反应的化学反应方程式为：

；

；

。 ^[30-31]  

二氧化碳的电化学还原是一个利用电能将二氧化碳在电解池阴极还原而将氢氧根离子在电解池阳极氧化为氧气的过程，由于还原二氧化碳需要的活化能较高，这个过程需要加一定高电压后才能实现，而在阴极发生的氢析出反应的程度随电压的增加而加大，会抑制了二氧化碳的还原，故二氧化碳的高效还原需要有合适的催化剂，以致二氧化碳的电化学还原往往是个电催化还原过程。这个过程的简单机理为：在初始阶段，二氧化碳被吸附在阴极催化剂表面，形成中间产物（反应式①）；然后电子在两个电极间电势差的作用下发生转移，转移数可能是2、4、6、8、12，还原产物随电子转移数的不同而可能是一氧化碳、甲酸根、甲酸、甲烷、乙烷和乙烯等（反应式②-⑧）。由于是在水溶液中，也会发生析氢反应，从而产生氢气（反应式⑨、⑩）。 ^[32-33]  

①

②

③

④

⑤

⑥

⑦

⑧

⑨

⑩

二氧化碳能与过氧化钠（Na₂O₂）反应生成碳酸钠（Na₂CO₃）和氧气（O₂），相应的化学反应方程式为：

。 ^[29] 

在酸性条件下，二氧化碳能和格式试剂在无水乙醚中反应生成羧酸，相应的化学反应方程式为：

说明：式子中R表示脂肪烃基或芳香烃基，X表示卤素。 ^[34] 

二氧化碳可以和环氧化合物在电催化作用下可反应生成环状碳酸酯， ^[35]  相应的化学反应方程式为：

在440℃（713.15K）和800个大气压（约80MPa）的条件下，二氧化碳可与金属钠反应生成金刚石，相应的化学反应方程式为：

。 ^[36] 

二氧化碳参与了光合作用的暗反应（新称“碳反应” ^[58]  ），是绿色植物光合作用不可缺少的原料，其参与的反应过程被称为“二氧化碳的固定”，相应的化学反应方程式为：

。

说明：方程式中C₅为1,5-二磷酸核酮糖（RuPB ^[59]  ），2C₃为2分子3-磷酸甘油酸。