二氧化碳滅火劑滅火機理是主要窒息，其次是冷卻。

滅火時大量的二氧化碳噴射到防護區(qū)（或直接噴向保護對象），降低了防護區(qū)（或保護對象周圍）空氣中的氧含量。當空氣中二氧化碳含量達到30-35%（體積百分比），絕大多數(shù)可燃物將被窒息。其次，二氧化碳從儲存容器中噴射出來，壓力驟然下降，二氧化碳迅即由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)時，由于膨脹作用而吸收熱量（氣化熱值138大卡/kg），對防護區(qū)（或保護對象）有一定的冷卻作用。