Koldioxid i blodet är en biprodukt av ämnesomsättningen, där syre som inandas från luften och levereras av blodet till kroppens vävnader används för att bryta ner näringsämnen som sockerarter och fetter för energi. Denna process, som är känd som cellulär eller aerob andning, förklarar hur energi i form av kalorier från mat omvandlas till adenosintrifosfat (ATP), som transporterar den energin och gör den tillgänglig för användning av cellerna, som sedan frigör koldioxid tillbaka in i blodomloppet som en avfallsprodukt. För höga eller otillräckliga nivåer av koldioxid i blodet, känd som hyperkapni respektive hypokapni, kan tyda på problem med lung- eller njurfunktion eller elektrolytobalanser.
Finns i venerna, blodkärlen som återför syrefattigt och koldioxidrikt blod till hjärtat och lungorna, koldioxid (CO₂) lagras mestadels som bikarbonat (HCO₃). Bikarbonat är ett alkaliskt ämne som hjälper kroppen att behålla sina pH-nivåer, eller balansen mellan surt och alkaliskt. Ett koldioxidblodprov kan bestämma mängden bikarbonat i blodomloppet. Normala nivåer av koldioxid i blodet faller mellan 20 och 29 mEq/L (milliekvivalent per liter); nivåer som är för höga eller för låga kan tyda på en vätskeretention och därför elektrolytobalans, en funktion som upprätthålls av njurarna eller en störning av normal lungfunktion.
Hyperkapni, eller för mycket koldioxid i blodet, kan orsakas tillfälligt av kräkningar, när kroppens vätskenivåer är för låga, eller kroniskt av njursjukdomar som Cushings syndrom. Cushing, som är en hormonstörning, kan orsaka överdriven urinering och följaktligen låga kalium- och CO₂-nivåer. Likaså är hypokapni ett tillstånd av otillräcklig koldioxid i en persons blod. Det kan också orsakas av sjukdomar i njurarna som Addisons sjukdom. Elektrolytobalanser orsakade av diarré eller ett tillstånd som acidos, en ansamling av syra i blodet och andra kroppsvätskor, kan också leda till hypokapni.
Tillfälliga eller kroniska tillstånd i lungorna kan också leda till förändringar i nivåerna av koldioxid i blodet. Hyper- eller hypoventilation kan förändra hastigheten med vilken koldioxid frigörs från lungorna och därigenom inducera hypokapni eller hyperkapni i blodomloppet. Aktiviteter som dykning, där deltagarna andas in tidigare utandad luft, kan också förändra CO₂-nivåerna. Lungsjukdomar som leder till störd andning kan också störa normala mängder koldioxid i blodet.