Oglekļa dioksīds ir nedaudz toksiska gāze bez smaržas un bez krāsas ar nedaudz kodīgu, skābenu garšu. Tā nedeg un neatbalsta degšanu.
Pamatojoties uz oglekļa dioksīda daudzveidīgajām īpašībām, tam ir daudz pielietojumu. To plaši izmanto pārtikas pārstrādē – dzesēšanā, konservēšanā vai pH līmeņa kontrolē. To lieto arī ķimikāliju aizsardzībā, pH līmeņa kontrolē ūdens attīrīšanā, aizsarggāzēs metināšanas procesos, bioloģiskās attīstības stimulēšanā un kā ugunsdzēšanas aģentu.
Oglekļa dioksīda parastā sublimācijas temperatūra, kas ir -78 °C, padara to par noderīgu aukstumaģentu, kas spēj izplesties, tādos pielietojumos kā pārtikas produktu sasaldēšana, dzesēšana un dzērienu izliešana.
Oglekļa dioksīds teicami šķīst ūdenī (vidēja līmeņa spiedienā) un eļļā un plastmasā (paaugstinātā spiedienā). Attiecīgi to izmanto, piemēram, dzērienu iepildīšanā pudelēs/kārbās, lai pirms trauku aizvēršanas gāzētu atdzesētos dzērienus.
Sašķidrinātā veidā oglekļa dioksīds ir selektīvs šķīdinātājs virknei vielu; superkritiskā spiedienā tas ir jo iedarbīgāks šķīdinātājs. Oglekļa dioksīda sausums neļauj tam bojāt jutīgus materiālus. Tādēļ to lieto, piemēram, pārklājumu veidošanā.
Oglekļa dioksīds ir ķīmiski reaģējošs paaugstinātā temperatūrā, un šo raksturlielumu izmanto mērīšanā un rafinēšanā, ūdens attīrīšanā.
Palielinoties atmosfēras spiedienam, sašķidrinātais oglekļa dioksīds veido sauso ledu, ko izmanto tīrīšanā – nelielas sausā ledus daļiņas ar spēcīgu strūklu tiek vadītas pret virsmām, tādējādi atdalot svešas daļiņas, eļļu un smērvielas. Tāpat to lieto kopā ar īpaši ultratīru (Ultra High Purity – UHP) oglekļa dioksīdu optisko sistēmu, pusvadītāju ierīču un LCD ekrānu tīrīšanā.