Dianggap sebagai penyumbang utama pemanasan global, karbon dioksida dipandang oleh sebagian besar ilmuwan dan ekonom sebagai eksternalitas negatif. Didefinisikan sebagai aktivitas produksi atau konsumsi yang membebankan biaya pada orang lain dan/atau lingkungan, eksternalitas negatif sering kali tidak diperhitungkan selama transaksi pasar dan jarang tercermin dalam struktur harga produk atau layanan akhir. Legislasi pajak karbon adalah upaya untuk memperhitungkan eksternalitas negatif yang terkait dengan karbon dioksida, sehingga membawa pasar kembali ke keseimbangan, mengurangi konsumsi dan mengurangi efek pemanasan global. Terlepas dari tujuan dan cita-cita ini, ada pro dan kontra dari pajak karbon. Selain kekhawatiran seperti biaya yang lebih tinggi yang tidak berkelanjutan baik secara sosial dan ekonomi, pajak karbon adalah konsep yang belum terbukti untuk mengurangi emisi karbon dioksida atau mengurangi efek pemanasan global tanpa menciptakan bencana ekonomi.
Mungkin ada beberapa keuntungan berbeda menggunakan pajak karbon untuk membantu mengurangi emisi karbon dioksida. Pengurangan emisi yang cepat dan kesederhanaan perhitungan dan implementasi adalah dua keuntungan tersebut menurut beberapa ilmuwan dan ekonom. Kelayakan pajak karbon terletak pada fakta bahwa para ilmuwan dapat menghitung, dengan tingkat kepastian yang adil, jumlah karbon dioksida yang dipancarkan dari hampir semua pengukuran karbon dioksida. Implementasinya semudah menerapkan pajak lainnya, dengan menggunakan pendekatan terstruktur yang membebankan pajak yang lebih tinggi secara berturut-turut, semakin banyak karbon dioksida yang dihasilkan sumber bahan bakar. Secara teoritis, orang akan mengkonsumsi lebih sedikit bahan bakar dan bisnis akan berhenti mengandalkan proses produksi emisi berat karena biaya yang lebih tinggi, akibatnya mengurangi emisi karbon dengan cepat.
Pajak seperti itu kemungkinan akan memacu lebih banyak penelitian dan pengembangan sumber energi alternatif, sambil mendorong lebih banyak perilaku sadar energi di pihak konsumen. Konservasi mungkin menjadi lebih dari norma, dengan orang-orang yang menggunakan sepeda saat bepergian untuk bekerja di kota-kota besar, sementara bisnis dapat beralih dari menggunakan batu bara ke sumber energi lain yang bersih atau yang menghasilkan lebih sedikit karbon dioksida. Selain itu, pajak karbon dapat memberikan sumber pendapatan baru untuk digunakan di sektor publik untuk memajukan penelitian dalam sumber energi terbarukan yang bersih atau mensubsidi program lingkungan. Mungkin keuntungan yang paling penting adalah bahwa banyak pendukung pajak karbon merasa bahwa harga karbon di bawah sistem seperti itu akan tetap stabil dan dapat diprediksi.
Ketika merenungkan pro dan kontra pajak karbon, ada banyak argumen yang menentang pendekatan semacam itu karena potensi kerugiannya juga. Salah satu kekhawatiran tersebut, jika tidak diterapkan di tingkat internasional secara merata, adalah bahwa pajak semacam itu kemungkinan besar akan mengakibatkan pergeseran produksi ke negara-negara tanpa pajak. Kerugian lain adalah bahwa, ketika memperhitungkan biaya untuk mengelola pajak ini dan biaya eksternal lainnya, mungkin terbukti mahal. Untuk mengurangi permintaan bahan bakar berbasis karbon secara efektif, pajak itu sendiri mungkin harus berlebihan, merugikan seluruh sistem ekonomi karena bisnis tidak akan dapat memproduksi dan konsumen tidak akan dapat mengkonsumsi. Beralih ke realitas politik, baik bisnis maupun konsumen tidak menyukai pajak, membuat pajak seperti itu sangat sulit untuk diloloskan dan diimplementasikan. Dengan kenyataan ini, penghindaran pajak dapat menjadi masalah jika pajak tersebut diterapkan, atau lebih buruk lagi, ketidakpuasan sosial dan kerusuhan politik dapat meningkat.