二氧化碳的溶解度是指在一定溫度和壓力下，二氧化碳在水中的最大溶解量。關於氣體溶解度的表示方法，我國一般用溶於液體中的氣體容積來表示，對於二氧化碳來說，在0.1 MPa、15.56℃時，二氧化碳的溶解度近似為1，即1體積水可以溶解1體積的二氧化碳。在0.5 MPa以下的壓力時，二氧化碳的分壓與其在水中的溶解度成線性正比關係，壓力越大，溶解度越高。此外，二氧化碳的溶解度還受溫度的影響，隨著溫度的升高，溶解度會降低。在標準狀況下，即0℃、101.325kPa時，二氧化碳的溶解度為0.179g/100g水，而在25℃、101.325kPa時，溶解度為0.144g/100g水。
另外需要注意的是，雖然二氧化碳(CO2)在水中的溶解度很高，但由於大氣中的含量很低，所以水中二氧化碳的平衡濃度很小。溶解於水中形成碳酸(H2CO3)的二氧化碳小於1%，因此我們可以將二氧化碳加上碳酸作為總二氧化碳來考慮其在水中的實際存在形式。