Pada tekanan 5.07 MPa (50 atmosfera), gas karbon dioksida boleh dimampatkan menjadi cecair tidak berwarna. Karbon dioksida cecair mempunyai ketumpatan 1.101 g/cm³ pada -37 darjah ; takat didihnya ialah -88.5 ± 9.0 darjah (pada 760 mmHg), dan takat leburnya ialah -78.5 darjah .
Apabila karbon dioksida larut dalam air, paras pH air berkurangan, yang menimbulkan bahaya kepada organisma akuatik.
Karbon dioksida cecair menyerap sejumlah besar haba apabila ia menyejat; apabila disejukkan kepada -21.1 darjah di bawah tekanan 0.415 MPa, karbon dioksida cecair menjadi pejal untuk membentuk karbon dioksida pepejal, biasanya dikenali sebagai ais kering. Di bawah keadaan biasa, karbon dioksida stabil secara kimia; namun, pada suhu tinggi, ia terurai menjadi karbon monoksida dan oksigen. Apabila hadir bersama sejumlah kecil air, larutan berairnya menunjukkan sifat berasid.
