ugljikov dioksid (ugljikov(IV) oksid), CO2, kemijski spoj u kojem su dva atoma kisika vezana dvostrukom vezom na jedan atom ugljika (O=C=O). Pri standardnim uvjetima to je plin bez boje i mirisa, teži od zraka. Dobro je topljiv u vodi, s kojom stvara nestabilnu ugljičnu kiselinu (H2CO3). U kapljevito stanje može prijeći hlađenjem tek pri tlakovima višima od 5,1 bar. Kapljeviti ugljikov dioksid dolazi u trgovinu u čeličnim bocama pod tlakom. Pri ispuštanju iz boce, zbog velikoga gubitka topline pri isparavanju, djelomično prelazi u čvrsto stanje u obliku bijele mase; to je tzv. suhi led, koji se ne tali nego sublimira pri –78 °C. Volumni udjel ugljikova dioksida u atmosferi iznosi približno 0,03%. Veliki su spremnik ugljikova dioksida oceani, u kojima je otopljeno 50 puta više ugljikova dioksida nego što ga ima u atmosferi. Proizvode ga životinje, biljke i mikroorganizmi tijekom stanične respiracije, a troše ga biljke (uključujući i fitoplankton) tijekom fotosinteze. Stoga je ugljikov dioksid od životne važnosti praktički za sva živa bića. Ugljikov dioksid jedan je od konačnih proizvoda izgaranja ugljika i svih organskih tvari, a u atmosferu dolazi i vulkanskim i drugim geotermalnim procesima. Značajna količina ugljikova dioksida nastaje djelovanjem čovjeka, tj. izgaranjem fosilnih goriva i biomase. Industrijski se dobiva pri alkoholnom vrenju, termičkim raspadom kalcijeva karbonata, kao sporedni proizvod u proizvodnji amonijaka, vodika i natrijeva fosfata. Upotrebljava se u prehrambenoj (gazirana pića) i kemijskoj industriji (proizvodnja ureje, karbonata i bikarbonata), zatim kao pogonski plin, kao sredstvo za gašenje požara te za stvaranje kemijski inertne zaštitne atmosfere. U kapljevitoj fazi rabi se kao medij u rashladnim sustavima, kao otapalo te za superkritičnu ekstrakciju, a u čvrstoj fazi (suhi led) kao rashladno sredstvo i za scenske efekte. Ugljikov dioksid nije otrovan, u koncentraciji znatno većoj od normalnih nadražuje sluznicu zbog stvaranja ugljične kiseline. Međutim, kako se zbog veće gustoće zadržava uz tlo, istiskuje kisik, što može uzrokovati gušenje čak i na otvorenom prostoru.
Ugljikov dioksid jedan je od prirodnih stakleničkih plinova nužnih za regulaciju temperature na Zemlji (→ efekt staklenika). Njihova je koncentracija u troposferi bila prirodno uravnotežena do početka industrijskog doba (1850), kada je započeo njezin porast. Povećana koncentracija tih plinova uzrokuje prekomjerno zagrijavanje Zemlje (globalno zagrijavanje), što rezultira velikim klimatskim poremećajima (topljenje ledenih kapa, poplave, uragani i sl.) koji bi Zemlju mogli učiniti posve neprikladnom za život. Od početka industrijalizacije koncentracija ugljikova dioksida u atmosferi povećala se za ~35%, uglavnom zbog izgaranja fosilnih goriva i uništavanja šuma. Globalno zagrijavanje prepoznato je kao ozbiljan problem tek tijekom 1990-ih. Predstavnici brojnih država postigli su 1997. u Kyotu načelni sporazum (tzv. Protokol iz Kyota) u vezi s klimatskim promjenama, a radi smanjivanja emisije ugljikova dioksida i drugih stakleničkih plinova. Protokol je stupio na snagu 2005. i traje do kraja 2012., do kada su se industrijski razvijene zemlje obvezale na smanjenje emisije ugljikova dioksida od 5,2% u odnosu na 1990. godinu.
