Na innych planetach Dwutlenek węgla jest głównym składnikiem atmosfery Wenus i Marsa. Atmosfera Wenus składa się z 96,5% dwutlenku węgla, ma około 90 razy większą masę i ciśnienie niż atmosfera ziemska. Duża zawartość dwutlenku węgla oraz duża masa atmosfery jest przyczyną bardzo silnego efektu cieplarnianego, co w połączeniu z mniejszą odległością od Słońca niż Ziemia daje temperaturę powierzchni około 480 °C. Dwutlenek węgla stanowi również 96% masy marsjańskiej atmosfery, z powodu niskiego ciśnienia atmosferycznego wynoszącego około siedmiu milibarów, efekt cieplarniany, pomimo wysokiej zawartości dwutlenku węgla, prowadzi jedynie do wzrostu temperatury o około 5 K. W pobliżu biegunów Marsa atmosferyczny dwutlenek węgla zestala się w zimie tworząc czapy polarne (Planum Australe i Planum Boreum). Czapy częściowo sublimują latem, a resublimują zimą.
Atmosfery planet zewnętrznych i ich satelitów zawierają dwutlenek węgla.
Właściwości fizyczne Dwutlenek węgla pod ciśnieniem atmosferycznym, poniżej −78,5 °C jest ciałem stałym, zwanym suchym lodem. Ogrzewany, nie topi się, ale ulega sublimacji, przechodząc bezpośrednio w stan gazowy.