통속적으로는 탄산가스라 하고, 또 탄산무수물(炭酸無水物)·무수탄산이라고도 한다. 화학식 CO2. 건조한 공기 중에는 약 0.03% 함유되어 있어, 광합성 등 식물의 탄산동화에 사용되고 있다. 또, 대부분의 항성(恒星)에도 존재한다는 것이 알려져 있다. 독성은 없지만, 호홉하는 데 아무런 소용이 없을 뿐만 아니라, 그 양이 증가하면 혈액 속에 녹아 있는 이산화탄소가 폐에서 사라지지 않게 되며, 88% 이상인 곳에서는 생명이 위험해진다. 17세기 초에 J.헬몬트에 의해 처음으로 확인되었는데, 그는 숯이 탈 때 생기는 기체가 알코올 발효 때 생기는 기체와 같은 것임을 증명하였다.
【성질】 무색·무취(無臭)의 기체로, 비중은 공기 1에 대하여 1.529, 승화점 -78.50℃. 상온(常溫)에서는 약간 비활성인 기체이나, 고온에서는 다른 물질과 반응하여, 예를 들면 알칼리 금속이나 알칼리 토금속에 의해 포름산이나 일산화탄소로 변한다. 또, 철 등과도 고온에서 반응하여 일산화탄소로 변하는 경우가 많다. 물에 잘 녹으며, 물 1ℓ에 대하여 0℃에서 1.71ℓ, 20℃에서 0.88ℓ, 40℃에서 0.53ℓ 녹는다. 물에 녹은 것을 탄산이라고 한다. 물 속에서는 일부 해리(解離)하여 산성을 띤다. 석회수 Ca(OH)2에 이산화탄소를 통하면 탄산칼슘 CaCO3를 생성하고 백색으로 탁해진다.
Ca(OH)2+CO2 → CaCO3+H2O
이산화탄소를 계속해서 통하면 중탄산칼슘 Ca(HCO3)2를 생성하여 녹고, 액체는 투명해진다.
CaCO3+CO2+H2O → Ca(HCO3)2
이것은 다른 기체에서는 볼 수 없는 특성이며, 종유동(鍾乳洞)의 종유석도 이 반응에 의해서 생긴다. 또 수산화알칼리와 반응하여 탄산염을 생성한다.
【제조법】 실험실에서는 석회암 CaCO3에 염산 HCl이나 황산을 작용시키는 방법이 쓰인다.
CaCO3+2HCl → CaCl2+H2O+CO2↑
그 밖의 탄산염·중탄산염 등에 무기산을 작용시켜도 생긴다. 공업적으로는 생석회 제조시의 석회암의 가열분해에 의한 부산물로서 얻거나, 유기물의 연소시에 발생하는 기체로부터 회수하거나, 알코올 발효시의 부산물로서 얻는다.
【용도】 물에 녹여 만든 액화탄산은 청량음료로 사용되고, 조연성(助燃性)이 없는 것을 이용하여 소화제(消火劑)로 사용된다. 이산화탄소를 단열팽창하여 얻는 고체를 드라이아이스라고 하고 냉동제로 사용한다. 호흡흥분약으로 호흡중추를 자극하여 흡기작용을 일으킨다. 또 사람이 5% 이상의 이산화탄소에 장기간 노출되면 의식을 잃거나 사망한다.