El dióxido de carbono es importante porque se usa en la fotosíntesis, un proceso que es necesario para la supervivencia de la vida en la Tierra. El dióxido de carbono también es un gas de efecto invernadero vital que ayuda a atrapar el calor en la atmósfera y desempeña un papel clave en el ciclo de carbono de la Tierra.
Las plantas y algunos microbios utilizan un proceso bioquímico llamado fotosíntesis para producir alimentos al usar dióxido de carbono. Estos organismos combinan el dióxido de carbono y el agua para producir carbohidratos mientras liberan oxígeno. El aumento de los organismos fotosintéticos que, en consecuencia, redujeron los niveles de dióxido de carbono condujo a un aumento de los niveles de oxígeno y al desarrollo de organismos que respiran oxígeno.
El dióxido de carbono contribuye al efecto invernadero al interferir con el retorno de la energía de la superficie de la Tierra al espacio por la radiación infrarroja. Los gases de efecto invernadero absorben la radiación infrarroja. Sin el dióxido de carbono en la atmósfera, el clima de la Tierra sería mucho más frío.
El dióxido de carbono actúa como un amortiguador climático, ya que la retroalimentación en el ciclo del carbono ayuda a mantener las temperaturas globales para que el clima de la Tierra no se caliente ni enfríe demasiado como para sustentar la vida. La principal fuente de dióxido de carbono es la emisión de dióxido de carbono desde el interior de la Tierra a volcanes activos, arcos volcánicos y crestas en medio del océano. Un poco de dióxido de carbono gaseado se queda en la atmósfera, pero otro se disuelve en los océanos o se almacena como biomasa en organismos vivos o en descomposición.