Kohlendioxid (im wissenschaftlichen Sprachgebrauch normalerweise als Kohlenstoffdioxid bezeichnet) bezeichnet eine chemische Verbindung zwischen Kohlenstoff und Sauerstoff und ist eines der Oxide von Kohlenstoff.

Kohlendioxid ist ein farb- und geruchloses Gas und ist, auch wenn dies häufig behauptet wird, kein Schadstoff im toxischen Sinne. Im Gegenteil, mit einem natürlichen Anteil von 0,04 Prozent an der Luft bildet Kohlendioxid einen unverzichtbaren Bestandteil der Atemluft, ohne den Leben auf der Erde nicht möglich wäre.

Kohlendioxid ist einer der zentralen Stoffe, die beim Stoffwechsel von Mensch, Pflanze und Tier entstehen. Die meisten Lebewesen, darunter der Mensch und viele Tierarten, geben beim Ausatmen Kohlendioxid in die Atmosphäre ab. Der Mensch selbst und auch die meisten Tiere sind nicht in der Lage, Kohlendioxid in ihrem eigenen Organismus umzuwandeln. Pflanzen sind jedoch in der Lage, aufgenommenes Kohlendioxid wieder in Sauerstoff umzuwandeln, und an die Atmosphäre abzugeben. So entsteht ein Stoffkreislauf, indem der von Mensch und Tier in die Atmosphäre abgegebene Kohlendioxid von Pflanzen wieder in Sauerstoff umgewandelt werden kann und in die Atmosphäre abgegeben werden kann, so dass die Atemluft ihre stets gleiche Stoffzusammensetzung dauerhaft stabil aufrecht erhalten kann.

Auch wenn Kohlendioxid selbst nicht schädlich ist, so entfaltet es dennoch eine negative Wirkung, wenn die CO2-Konzentration eine dauerhafte Zunahme erfährt. Die Zunahme der Kohlendioxid-Konzentration in der Erdatmosphäre trägt maßgeblich zum sogenannten Treibhauseffekt bei, welcher sich auf die Lebensumgebung zahlreicher Individuen negativ auswirkt.
Steigt die Kohlendioxid-Konzentration in der Atemluft, sind bereits ab einem Anteil von ca. 5 % Kohlendioxid an der Atemluft die Folgen verheerend – so treten bei 5 % CO2-Anteil Schwindel und Bewusstlosigkeit auf, ein Anteil von etwa 8% führt bereits innerhalb kurzer Zeit (etwa 30 bis maximal 60 Minuten) zum Tod.

Entgegen der früher verbreiteten Meinung ist diese Schadwirkung des Kohlendioxids jedoch nicht ausschließlich darauf zurückzuführen, dass der Kohlendioxid aufgrund seiner höheren Dichte gegenüber dem Sauerstoff diesen aus der Luft verdrängt, sondern auch darauf, dass der Kohlendioxid einen Reiz im Atemzentrum auslöst, der bei normaler CO2-Konzentration die Atmung aktiviert, in überhöhter Konzentration jedoch zu Atemstillstand und Atemdepression führen kann.

Kohlendioxid wird hauptsächlich für das verstärkt wahrzunehmende Phänomen des Klimawandels und der globalen Erwärmung verantwortlich gemacht. Da der Ausstoß von CO2 maßgeblich für die Zunahme des Treibhauseffektes verantwortlich ist, wird deshalb verstärkt durch Politik und Medien versucht, diesen CO2-Ausstoß dauerhaft zu reduzieren, beispielsweise durch moderne Filteranlagen in der Industrie, durch den Einsatz von effizienteren Haushaltsgeräten sowie durch die Reduzierung des Autoverkehrs sowie der Erforschung von erneuerbaren Energien.

Kohlendioxid bildet also eine wichtige Lebensgrundlage für nahezu alle Individuen der Erde, in erhöhter Konzentration besitzt er jedoch eine stark schädliche Wirkung.