空氣中二氧化碳的含量大約占整個空氣體積的0.03%。一方麵，它們來自人和動物的呼吸、煤和各種含碳化合物的燃燒、動植物遺體的腐爛以及火山爆發；另一方麵，綠色植物在日光下進行光合作用時需要從空氣中吸收很多二氧化碳。這樣就使空氣中二氧化碳能夠經常保持一定的量。
但是，由於它無色、無味，和空氣中的其他成分混雜在一起，來無影去無蹤，所以一般人們不易認識它。不過，它總還是能在一些地方顯露出來，如它在深井或深洞裏聚集著，在許多礦泉水中冒出來，在釀酒的過程中產生。
在意大利那不勒斯附近有一個洞穴，叫狗洞，當人領著狗進入洞穴時，狗很快就暈倒了，人卻安然無恙，但當人彎下腰去救自己的狗時，人也頭暈了。在德國威斯特法倫州有一片稻澤，人在那兒走動沒有關係，但鳥兒飛到沼澤地麵尋食時，卻會倒下死掉。這都是由於二氧化碳氣體密度比空氣大，大量聚集，沉積在洞底、地麵上的緣故。這都是人們在認清它後才知道的事。
人們認清它首先從認識氣體開始。
1644年比利時醫生赫爾蒙發表的著述中敘述到釀酒過程中有一種氣體產生，並且認識到把酸滴到貝殼上或是木炭在燃燒時，也會有氣體產生。他創造“氣體”一詞。我們曾音譯成“嘎斯”，日本譯成“瓦斯”。
赫爾蒙列舉了15種氣體，實際上有些是相同的，有些也不知它指的是什麼。例如“成風氣”，看來是指空氣；“野氣”是指樹林中的氣體；他把燃燒木炭和其他可燃物質燃燒產生的氣體稱為“炭氣”，這是指二氧化碳。他講述了一次燃燒木炭產生的氣體幾乎使他中毒。這或者是由於產生的二氧化碳氣體濃度太大，使他窒息，或者是由於產生一氧化碳氣體使他中毒。當然，他當時是認識不到二氧化碳和一氧化碳的。
最早收集二氧化碳氣體的可能是法國蒙彼利埃的化學教授維勒爾。1750年他在法國科學院的一篇報告中講到礦泉水中含有一定量的“普通空氣”，將它收集在一個濕潤的皮囊中，稱它為極豐富的空氣。他還把用天然碳酸鈉和鹽酸製成的氣體通入水中製成人造礦泉水，稱它為充氣的水。
到18世紀中葉，英國化學家布拉克進行煆燒石灰石的實驗，精確測定重量。他將120格令（英國重量最小單位，1格令=0.065克）石灰石煆燒後生成68格令生石灰，重量減少了52格令。他認為失去的重量是一種氣體，因為石灰石在煆燒後，除了生石灰外，沒有留下任何其他物質。他又用實驗證明生石灰的水溶液吸收了空氣中的一部分氣體，又重新變成石灰石，說明煆燒石灰石失去的氣體存在於空氣中。他又將含有碳酸鎂的菱鎂礦煆燒，放出的氣體和煆燒石灰石時所產生的氣體相同。這種氣體又正和石灰石以及菱鎂礦在與酸作用時所放出的氣體是同一氣體。
布拉克研究了這一氣體，發現它和人們呼出的以及物體燃燒時生成的氣體也是同一氣體。他認為這種氣體原先是固定在石灰石和菱鎂礦中，就把它稱為“固定空氣”。
1756年，布拉克以《關於菱鎂礦、石灰石和其他堿性物質的實驗》為題，發表了他的實驗結果和論點。從此，二氧化碳被稱為固定空氣。
1774年，瑞典化學家柏格曼發表關於《研究固定空氣》的長篇論說，敘述他測定二氧化碳的密度、在水中的溶解性、對石蕊的作用、被堿吸收的狀況、在空氣中的存在、水溶液對金屬鋅、鐵的溶解作用等，稱它為酸氣。