二氧化碳的分解是一個複雜的過程，其分解方式主要取決於反應條件。在高溫下，二氧化碳可以分解生成一氧化碳和氧氣。例如，在2700攝氏度時，二氧化碳分解後可以得到44%的二氧化碳，36%的一氧化碳，16%的氧氣，4%的單氧原子氣體；而溫度接近5000攝氏度時，二氧化碳完全分解，得到50%體積分數的一氧化碳和50%的單氧原子氣體。此外，在更高的溫度（約5800攝氏度）下，一氧化碳也開始自發分解，產生碳和單氧原子。
除了高溫分解外，二氧化碳還可以通過其他過程轉化為其他物質。例如：
電解。在高溫高壓條件下，二氧化碳可以通過電解分解為氧氣和一些碳組成的產物。
光電化學反應。二氧化碳和水被光能激發，產生氧氣和一些有用的化合物。
化學反應。例如奧託過程（Ottro process）和人造光合作用，可以將二氧化碳轉化為氧氣或其他有用的產物。
此外，新型催化劑的使用也促進了二氧化碳的有效轉化。例如，瑞士理工學院的科學家使用氧化銅納米顆粒和錫納米材料作為催化劑，成功地將二氧化碳轉化為一氧化碳、氧氣和其他副產品。這些方法為二氧化碳的轉化提供了新的途徑，有助於減少溫室氣體排放並開發新的化學產品。