Διοξείδιο του άνθρακα (χημικός τύπος CO2) είναι ένα άχρωμο αέριο με πυκνότητα περίπου 60% υψηλότερη από εκείνη του ξηρού αέρα. Το διοξείδιο του άνθρακα αποτελείται από ένα άτομο άνθρακα ομοιοπολικά διπλά συνδεδεμένο με δύο άτομα οξυγόνου. Εμφανίζεται φυσικά στην ατμόσφαιρα της Γης ως αέριο ίχνος. Η σημερινή του συγκέντρωση είναι περίπου 0,04% (410 ppm) κατ' όγκο, έχοντας αυξηθεί από τα προβιομηχανικά επίπεδα των 280 ppm. Οι φυσικές πηγές περιλαμβάνουν ηφαίστεια, θερμές πηγές και θερμοπίδακες, ενώ απελευθερώνεται από ανθρακικά πετρώματα με διάλυση σε νερό και οξέα. Επειδή το διοξείδιο του άνθρακα είναι διαλυτό στο νερό, εμφανίζεται φυσικά στα υπόγεια ύδατα, στους ποταμούς και τις λίμνες, στους πάγους, στους παγετώνες και στο θαλασσινό νερό. Υπάρχει σε κοιτάσματα πετρελαίου και φυσικού αερίου. Το διοξείδιο του άνθρακα είναι άοσμο σε φυσιολογικές συγκεντρώσεις, αλλά σε υψηλές συγκεντρώσεις έχει έντονη και όξινη οσμή.
