При налягане от 5,07 MPa (50 атмосфери) газът въглероден диоксид може да бъде компресиран в безцветна течност. Течният въглероден диоксид има плътност от 1,101 g/cm³ при -37 градуса; неговата точка на кипене е -88,5 ± 9,0 градуса (при 760 mmHg), а точката му на топене е -78,5 градуса.
Когато въглеродният диоксид се разтваря във вода, нивото на pH на водата намалява, което представлява опасност за водните организми.
Течният въглероден диоксид абсорбира значително количество топлина, докато се изпарява; когато се охлади до -21,1 градуса под налягане от 0,415 MPa, течният въглероден диоксид се втвърдява, за да образува твърд въглероден диоксид, известен като сух лед. При нормални условия въглеродният диоксид е химически стабилен; но при високи температури той се разлага на въглероден окис и кислород. Когато присъства заедно със следи от вода, неговият воден разтвор проявява киселинни свойства.
