固態二氧化碳廣泛用于冷藏奶制品、肉類、冷凍食品和其它轉運中易的食品，在許多工業加工中作為冷凍劑，例如粉碎熱敏材料、橡膠磨光、金屬冷處理、機械零件的收縮裝配、真空冷阱等。由于還原二氧化碳需要的活化能較高，這個過程需要加一定高電壓后才能實現，而在陰極發生的氫析出反應的程度隨電壓的增加而加大，會抑制了二氧化碳的還原，故二氧化碳的還原需要有合適的催化劑，以致二氧化碳的電化學還原往往是個電催化還原過程。在鑄造中用于硬化模和芯子及用于氣動器件，還應用于殺菌氣的稀釋劑（即用和二氧化碳的混臺氣作為殺菌、殺蟲劑、熏蒸劑，廣泛應用于器具、包裝材料、衣類、毛皮、被褥等的殺菌、骨粉消毒、倉庫、工廠、、書籍的熏蒸）。

3世紀時，中國西晉時期的張華（232年－300年）在所著的《博物志》一載了一種在燒白石（CaCO3）作白灰（CaO）過程中產生的氣體，這種氣體便是如今工業上用作生產二氧化碳的石灰窯氣。這個過程的簡單機理為：在初始階段，二氧化碳被吸附在陰極催化劑表面，形成中間產物；然后電子在兩個電極間電勢差的作用下發生轉移，轉移數可能是2、4、6、8、12，還原產物隨電子轉移數的不同而可能是、甲酸根、甲酸、、和乙烯等。由于是在水溶液中，也會發生析氫反應，從而產生氫氣。現代科學家一般認為CO2分子的中心原子碳原子采取sp雜化，2條sp雜化軌道分別與2個氧原子的2p軌道（含有一個電子）重疊形成2條σ鍵，碳原子上互相垂直的p軌道再分別與2個氧原子中平行的p軌道形成2條大π鍵。

二氧化碳的電化學還原是一個利用電能將二氧化碳在電解池陰極還原而將氫氧根離子在電解池陽極氧化為氧氣的過程。二氧化碳一般可由高溫煅燒石灰石或由石灰石和稀鹽酸反應制得，主要應用于冷藏易的食品（固態）、作致冷劑（液態）、制造碳化軟飲料（氣態）和作均相反應的溶劑（超臨界狀態）等。17世紀初，比利時醫生海爾蒙特即揚·巴普蒂斯塔·范·海爾蒙特，發現木炭燃燒之后除了產生灰燼外還產生一些看不見、摸不著的物質，并通過實驗證實了這種被他稱為“森林之精”的二氧化碳是一種不助燃的氣體，確認了二氧化碳是一種氣體；還發現燭火在該氣體中會自然熄滅，這是二氧化碳惰性性質的次發現。