Karbon dioksida adalah hasil perkumuhan dalam organisma yang mendapat tenaga daripada penguraian gula atau lemak dengan oksigen sebagai sebahagian daripada metabolisma mereka, dalam proses yang dikenali pernafasan selular. Ini termasuk semua tumbuhan, haiwan, kebanyakan fungi dan sebahagian bakterium. Dalah haiwan peringkat tinggi, karbon dioksida diangkut melalui darah (di mana kebanyakkannya berada dalam larutan) daripada tisu badan ke paru-paru di mana ia disingkirkan.

Kandungan karbon dioksida dalam udara segar adalah kurang daripada 1% (sekitar 350 ppm), dalam udara dihembus keluar sekitar 4.5%. Apabila dihidu dalam kepekatan tinggi (sekitar 5% dari isipadu), ia adalah beracun kepada manusia dan haiwan lain. Hemoglobin, molekul utama dalam sel darah merah, boleh mengikat kepada kedua oksigen dan karbon dioksida. Jika kepekatan CO2 terlalu tinggi, kesemua hemoglobin dipenuhi karbon dioksida dan tiada pengangkutan oksigen berlaku (walaupun terdapat banyak oksigen dalam udara). Akibatnya, orang yang berada dalam bilik tertutup akan mengalami perasaan sukar bernafas akibat pengumpulan karbon dioksida, walaupun sebelum kekurangan oksigen menimbulkan masaalah. Karbon dioksida, sama ada dalam bentuk gas atau pepejal, perlu dikendalikan dalam kawasan yang mempunyai pengudaraan yang baik.

OSHA menghadkan kepekatan karbon dioksida di tempat kerja pada kadar 0.5% untuk tempoh yang panjang, atau sehingga 3% untuk dedahan singkat (sehingga sepuluh minit). OSHA menganggap kepekatan melebihi 4% sebagai "ancaman langsung kepada nyawa dan kesihatan." Mereka yang menghidu 5% karbon dioksida untuk tempoh melebihi setengah jam menunjukkan tanda-tanda hiperkapnia teruk (akut), sementara bernafas 7–10% karbon dioksida boleh menyebabkan pitam dalam tempoh beberapa minit.

Menurut kajian yang dilakukan oleh USDA , pernafasan purata orang biasa menghasilkan sekitar 450 liter (sekitar 900 gram) karbon dioksida sehari.

CO2 yang di bawa darah boleh didapati dalam pelbagai bentuk. 8% daripada CO2 terdapat dalam plasma sebagai gas. 20% daripadanya terikat kepada hemoglobin. CO2 yang terikat pada hemoglobin tidak bersaing dengan ikatan oksigen kerana ia terikat kepada asid amino bukannya molekul heme. Baki 72% daripadanya dibawa sebagai HCO3− bikarbonat yang merupakan pemampan penting dalam pengawalan pH organisma. Kadar bikarbonat dikawal dan sekiranya ia meningkat, kita bernafas semakin cepat bagi menyingkirkan karbon dioksida yang lebih. Kadar karbon dioksida/bikarbonat dalam darah memberi kesan kepada ketebalan kapilari darah. Sekiranya ia tinggi, kapilari mengembang dan lebih banyak darah meluru masuk dan membawa bikarbonat lebih keparu-paru. Untuk mengelakkan kehilangan karbon dioksida kepada paras rendah merbahaya, badan membangunkan mekanisma kawalan pertahanan khas. Ini termasuk pengucupan saluran udara dan saluran darah, dan peningkatan penghasilan hingus.