Bij een druk van 5,07 MPa (50 atmosfeer) kan kooldioxidegas worden samengeperst tot een kleurloze vloeistof. Vloeibaar kooldioxide heeft een dichtheid van 1,101 g/cm³ bij -37 graden; het kookpunt is -88,5 ± 9,0 graden (bij 760 mmHg) en het smeltpunt is -78,5 graden.
Wanneer kooldioxide in water oplost, daalt de pH-waarde van het water, wat een gevaar vormt voor in het water levende organismen.
Vloeibaar koolstofdioxide absorbeert een aanzienlijke hoeveelheid warmte terwijl het verdampt; Wanneer het wordt afgekoeld tot -21,1 graden onder een druk van 0,415 MPa, stolt vloeibaar kooldioxide tot vast kooldioxide, algemeen bekend als droogijs. Onder normale omstandigheden is kooldioxide chemisch stabiel; bij hoge temperaturen valt het echter uiteen in koolmonoxide en zuurstof. Wanneer aanwezig naast sporenhoeveelheden water, vertoont de waterige oplossing zure eigenschappen.
