Em uma molécula de dióxido de carbono (CO2), o átomo de carbono forma ligações covalentes com dois átomos de oxigênio. Cada átomo de oxigênio compartilha dois elétrons com o átomo de carbono, resultando em uma ligação dupla entre o carbono e cada oxigênio. O dióxido de carbono tem uma estrutura molecular linear, com o átomo de carbono no centro e os dois átomos de oxigênio ligados a ele em lados opostos. Cada átomo de oxigênio tem carga negativa, enquanto o átomo de carbono tem carga positiva. Isso cria uma ligação covalente polar entre os átomos de carbono e oxigênio.

A estrutura de Lewis do dióxido de carbono mostra que o átomo de carbono está rodeado por quatro elétrons, dois de cada átomo de oxigênio. Isso satisfaz a regra do octeto para o carbono, que afirma que os átomos de carbono tendem a ter oito elétrons em sua camada externa. Cada um dos dois átomos de oxigênio tem seis elétrons em sua camada externa, satisfazendo também a regra do octeto.

As ligações duplas entre os átomos de carbono e oxigênio no dióxido de carbono são fortes e estáveis, tornando-o uma molécula relativamente inerte. É por isso que o gás dióxido de carbono é comumente usado como extintor de incêndio, pois pode deslocar o oxigênio e evitar a combustão. O dióxido de carbono também é utilizado na produção de bebidas carbonatadas, pois se dissolve na água para formar ácido carbônico, que confere a essas bebidas seu sabor picante.