二氧化碳的作用極為廣泛，主要包括：
生產碳酸飲料。二氧化碳可溶於水，用於生產汽水等碳酸型飲料。
滅火。由於其不燃燒且密度大於空氣，二氧化碳常用於滅火。
製冷劑。固態二氧化碳（乾冰 ）在升華時吸熱，用於製冷或人工降雨。
工業原料。用於生產純鹼、尿素、糖等。
醫療用途。低濃度二氧化碳用於生理性呼吸興奮，如急救等。
食品保存。二氧化碳用於食品的保存，通過缺氧和二氧化碳的抑製作用防止食品變質。
舞台效果。用於製造舞台上的雲霧效果。
植物生長。二氧化碳參與植物光合作用，促進植物生長。
調節人體生理功能。在維持酸鹼平衡、神經肌肉興奮性、能量代謝等方面發揮重要作用。