Dwutlenek węgla znajduje się w handlu w stanie skroplonym w butlach stalowych pod ciśnieniem powyżej 50 at. W przemyśle stosuje się go do wyrobu sody, także do fabrykacji wody sodowej, do gazowania piwa, wina itp. oraz w cukrownictwie do oczyszczania soku buraczanego przed krystalizacją cukru. W laboratorium używa się często dwutlenku węgla, gdy chodzi o przeprowadzanie procesów w atmosferze chemicznie nieczynnego gazu. W stanie stałym C02 służy do wytwarzania niskich temperatur (,,suchy śnieg”). Ponieważ jednak stały dwutlenek węgla jest złym przewodnikiem ciepła, miesza się go z cieczą, zachowującą ciekłą postać w temperaturze sublimacji CO2, najczęściej z eterem lub acetonem. Jako substancja pochłaniająca podczas parowania spore ilości ciepła, dwutlenek węgla znajduje też zastosowanie do wypełniania gaśnic ręcznych.
Wskutek spalania węgla i innych materiałów palnych, jak również w wyniku procesów biologicznych, polegających na powolnym utlenianiu związków węglowych, uchodzą w powietrze duże ilości dwutlenku węgla. Jeszcze więcej tego gazu dostarczają atmosferze wyziewy wulkaniczne. Jak wykazuje przybliżony rachunek, ilość C02 w atmosferze powinna by się wskutek tego podwoić w ciągu mniej więcej 10 lat. Tymczasem analizy powietrza atmosferycznego, wykonywane z dostateczną dokładnością już od około 100 lat, nie wykazują najmniejszego nawet przyrostu tej ilości. Przeciwnie, pewne dane zdają się wskazywać na to, że w dawniejszych epokach geologicznych zawartość C02 w atmosferze była znacznie większa. Wynika stąd, że na powierzchni ziemi odbywają się procesy połączone z pochłanianiem dwutlenku węgla. Najważniejszym takim procesem jest asymilacja węgla przez rośliny. Tą nazwą oznacza się przemianę zachodzącą w zielonych częściach roślin, w wyniku której z dwutlenku węgla i wody powstają złożope związki organiczne, wchodzące w skład tkanek roślinnych, przede wszystkim skrobia (CgHioOr,),,. Jednocześnie wydziela się wolny tlen. Substancją pośredniczącą w tej nader złożonej przemianie, której mechanizm nie został jeszcze wyjaśniony, jest zielony barwnik liści, chlorofil. Energii zaś potrzebnej dla przebiegu tej endotermicznej reakcji dostarcza roślinom promieniowanie słoneczne: bez światła proces asymilacji węgla przez rośliny nie zachodzi.
Organizmy zwierzęce pobierają potrzebne do ich życia i rozwoju związki węgla z pokarmem roślinnym. Część związanego z atmosfery węgla powraca do niej w postaci C02, wydzielanego przez zwierzęta podczas oddychania, dalsze zaś ilości — dopiero w wyniku butwienia szczątków organicznych.
Znaczne ilości dwutlenku węgla zostają na stale wyłączone z tego obiegu wskutek osadzania się na dnie oceanów pokładów węglanu wapniowego. Straty te są wyrównywane przez dopływ C02 z procesów wulkanicznych.