CO2是制冷剂中非常环保的纯天然制冷剂，其臭氧消耗潜能值（ODP）为0，全球变暖潜能值（GWP）仅为1，具有无毒、不可燃、单位容积制冷量大、来源广泛等优点。

CO2的有关超临界物性参数：

临界温度：Tc = 304.2K
临界压力：Pc = 7.38MP
临界体积：Vc = 94cm3/mol
临界密度：ρc = 0.468g/cm3

三相点：216.58 K（−56.57 °C）, 518.5 kPa

二氧化碳的临界状态(31.1°C，7.39MPa)接近环境温度，根据循环的外部条件，可实现亚临界循环、跨临界循环、超临界循环，其中，前两种用于制冷与热泵工况，后两种用于动力发电系统。与设备材料和润滑剂兼容性较好，可延长设备使用寿命。

随着压力的升高，虚拟临界温度升高，比热峰值降低，密度、焓、熵，导热系数和动力粘度的变化变得不显著。

由于CO2的临界温度低，CO2的放热过程不是在两相区冷凝，而是在接近或超过临界点区域的气体冷却器中放热。其放热过程为一变温过程，有较大的温度滑移。当用于热泵循环时，有较高的循环效率，非常适合应用于热泵热水器等。