主要是靠窒息作用，和冷却作用进行灭火的。二氧化碳的密度是比较高的，可达到空气的1.5倍，因而可以覆盖住火源的根部，隔绝氧气，降低火源处的氧溶度，从而慢慢的降低火焰，直至将其彻底熄灭。
另外，当二氧化碳从灭火器灌中喷出来的时候，液体的汽化速度是比较快的，从而转换成气态，这个过程中，会将周边产生的热量给吸收，从而起到冷却的作用，对于熄灭火灾，具有的作用也是非常大的。
在常压下，液态的二氧化碳会立即汽化，一般1kg的液态二氧化碳可产生约0.．5立方米的气体。因而，灭火时，二氧化碳气体可以排除空气而包围在燃烧物体的表面或分布于较密闭的空间中，降低可燃物周围或防护空间内的氧浓度，产生窒息作用而灭火。
另外，二氧化碳从储存容器中喷出时，会由液体迅速汽化成气体，而从周围吸收部分热量，起到冷却的作用。
