Koolstofdioxide (CO2) is een reukloos, niet-ontvlambaar gas dat bestaat uit één koolstofatoom en twee zuurstofatomen.
Koolstofdioxide is het bijproduct van de verbranding van fossiele brandstoffen en ook van bijna alle levende celademhaling. (De enige bekende uitzondering zijn chemosynthesebacteriën in diepzeebronnen van vulkaanuitbarstingen). De cellulaire ademhaling van planten vindt plaats in de nachtcyclus, wanneer zij de bij de fotosynthese geproduceerde energie verbranden.
Onder de broeikasgassen is kooldioxide de belangrijkste drijvende kracht achter het broeikaseffect, niet alleen door zijn overvloed in het milieu, maar ook door zijn wisselwerking met methaan. Wanneer methaan in contact komt met kooldioxide, ontdoet het CO2 van een van zijn zuurstofmoleculen, waardoor een enkele molecule koolmonoxide overblijft, die vervolgens reageert met ozon om het te vernietigen. Kooldioxide in de atmosfeer heeft ook het effect dat de oceaan verzuurt, omdat het in water oplost en koolzuur vormt.
De milieueffecten van CO2 liggen ten grondslag aan de toenemende drang van landen, bedrijven en zelfs individuen om hun koolstofvoetafdruk te verkleinen, soms met het doel om koolstofneutraal of zelfs koolstofnegatief te worden. Om deze doelen te bereiken, streven zij ernaar de hoeveelheid kooldioxide die door hun activiteiten in de atmosfeer vrijkomt, in evenwicht te brengen en te compenseren.