El dióxido de carbono es una molécula con la fórmula molecular CO2. Esta molécula linear está formada por un átomo de carbono que está ligado a dos átomos de oxígeno, O = C = O. A temperatura ambiente (20-25 ºC), el dióxido de carbono es un gas inodoro e incoloro, ligeramente ácido y no inflamable. Se solidifica si se lo somete a temperaturas inferiores de -79° C, así como se descompone si se expone a temperaturas altas (mayores de 2000 °C).

El CO2 existe naturalmente en la atmósfera de la Tierra como gas traza en una fracción molar de alrededor de 400 ppm.​ La concentración actual es de alrededor 0,04 % (410 ppm) en volumen, un 45 % mayor a los niveles preindustriales de 280 ppm.

Es un producto de la respiración de todos los organismos aerobios. Regresa a las aguas gracias a las branquias de los peces y al aire mediante los pulmones de los animales terrestres respiradores, incluidos los humanos.

La fotosíntesis que realizan las plantas y algunos otros organismos fotosintéticos, como las algas, requiere CO2, de manera que estos seres consumen una buena parte del dióxido de carbono. Este es un proceso muy importante, ya que tiende a revertir en parte la creciente acumulación de dióxido asociada a la industrialización de los centros urbanos.

Fuentes naturales incluyen volcanes, aguas termales, géiseres y es liberado por rocas carbonatadas al diluirse en agua y ácidos.

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