Karbondioksit gazı fotosentez olarak bilinen karbon döngüsü sırasında su ve ışık ile beraber algler siyanobakteriler ve bitkiler tarafından karbonhidrat enerjisi meydana getirmek için adsorbe edilir. Bu sebeplerden dolayı hayatın devam edebilmesi için vazgeçilmez olan bir gazdır. Karbondioksit gazı hidrokarbonların ya da kömür yanması, insan ve hayvanların solunumu ve sıvıların fermantasyonu sonrasında oluşur. Uzayda bulunan karbondioksit molekülleri çok soğuk olduğu için katı fazla bulunur. Nebula da yeni gezegenler oluştukça buz halinde bulunan karbondioksit molekülleri bu gezegenin bir parçası haline gelmiştir. Dünyada 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 bütün canlı organizmalar için oldukça büyük önem taşımaktadır.

Karbondioksit gazı tarihçesi, karbondioksit havadan farklı tanımlanmış olan ilk gaz bileşiğidir. Flaman bir kimyager olan Jan Baptist Van Helmontm 17. yüzyılda kapalı bir kabın içerisinde kömürü yaktığı zaman reaksiyon ile ortaya çıkan kül oranının başlangıçta olan orandan daha az olduğunu fark eder ve bunun sonucu olarak kömürün yanma özelliğinden sonra gaz ya da vahşi ruh ismini verdiği görünmeyen bir şekle dönüştüğünü ileri sürmüştür.

Daha sonraki dönemlerde ise karbondioksit gazının özelliklerini İskoç fizikçi olan Joseph Black etraflı olarak incelemiş kalsiyum karbonatın ısıtıldığı zaman ya da asit ile karıştırıldığında yoğunluğu havadan daha çok olan karbondioksit gazının ortaya çıktığını ve karbondioksit gazının ateş ve hayvan yaşamına ters şekilde etki ettiğini bulmuştur.

1972 tarihinde ise kimyacı olan Joseph Priestley karbondioksit gazını üretmek için bir kireç taşı üzerine sülfirik asit damlatmak ve bir şişe suyun içerisinde çözmeye çalışarak günümüzde tüketmiş olduğumuz sodayı icat etmiştir.

Karbondioksit gazı kullanım alanları, karbondioksit gazı yağ sanayisinden gıda sanayisine ve tıp alanına kadar farklı alanda 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 sebebiyle asit düzenleyici olarak kullanılmaktadır. Karbondioksit, içeceklere zarar verecek olan mikropların üremesini engelleme ya da azaltma özelliğine sahiptir. Ürünün içerisinde karbondioksit miktarı ne kadar yüksek ise ürünün dayanıklılık derecesi o kadar artar. Karbondioksit aynı zamanda içeceklerin tatlarını uzun süre boyunca kurumasına 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 doldurulmasında da kullanılan karbondioksitle yapılan soğutmalarda geleneksel soğutma şekillerinin tersine üründe yaşanan su kaybı en aza indirildiğinden ürün çözüldükten sonra ağırlığında fazla bir kayıp olmaz ve ürün tazeliğini korur. Bu nedenle karbondioksit ile soğutma ekonomik açıdan oldukça kazançlı 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 beraber karbondioksit gazı kullanılmaktadır. Mısır, arpa, buğday gibi baklagillerin saklandığı depolarda zararlı olduğu kanıtlanmış olan kimyasal ilaçların yerine çevre ve insan sağlığına zararsız olan karbondioksit gazı kullanılmaktadır. İnert gaz olmasından dolayı karbondioksit yangın söndürme cihazlarında da kullanılır.

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