Veren hiilidioksidi on aineenvaihdunnan sivutuote, jossa ilmasta hengitettyä ja veren kautta kehon kudoksiin toimittamaa happea käytetään hajottamaan ravinteita, kuten sokereita ja rasvoja energiaksi. Tämä prosessi, joka tunnetaan solu- tai aerobisena hengityksenä, selittää, kuinka ruoasta peräisin oleva kaloreista saatava energia muuttuu adenosiinitrifosfaatiksi (ATP), joka kuljettaa tämän energian ja asettaa sen käytettäväksi solujen käyttöön, mikä vapauttaa sitten hiilidioksidia takaisin verenkiertoon jätteenä. Liiallinen tai riittämätön hiilidioksidipitoisuus veressä, joka tunnetaan vastaavasti hyperkapniana ja hypokapniana, voi olla merkki keuhko- tai munuaistoimintaongelmista tai elektrolyyttitasapainosta.
Suonissa, verisuonissa, jotka palauttavat hapetetun ja hiilidioksidipitoisen veren sydämeen ja keuhkoihin, hiilidioksidi (CO₂) varastoidaan enimmäkseen bikarbonaattina (HCO₃). Bikarbonaatti on emäksinen aine, joka auttaa kehoa ylläpitämään pH -tasoaan tai tasapainoa hapon ja emäksen välillä. Hiilidioksidiverikokeella voidaan määrittää bikarbonaatin määrä verenkierrossa. Normaalit hiilidioksidipitoisuudet veressä ovat 20-29 mEq/l (milliekvivalentti litrassa); liian korkeat tai matalat tasot voivat olla osoitus nesteen kertymisestä ja siten elektrolyyttitasapainosta, munuaisten ylläpitämästä toiminnasta tai normaalin keuhkojen toiminnan häiriöstä.
Hyperkapnia tai liiallinen hiilidioksidi veressä voi johtua tilapäisesti oksentelusta, kun kehon nestepitoisuus on liian alhainen, tai kroonisesti munuaissairauksista, kuten Cushingin oireyhtymästä. Cushing, joka on hormonihäiriö, voi aiheuttaa liiallista virtsaamista ja sen jälkeen alhaisia kalium- ja hiilidioksidipitoisuuksia. Samoin hypokapnia on riittämättömän hiilidioksidin tila ihmisen veressä. Se voi johtua myös munuaissairauksista, kuten Addisonin taudista. Ripulin tai muun asidoosin, hapon kertymisen vereen ja muihin kehon nesteisiin aiheuttama elektrolyyttitasapaino voi myös johtaa hypokapniaan.
Väliaikaiset tai krooniset keuhkosairaudet voivat myös johtaa muutoksiin veren hiilidioksidipitoisuuksissa. Hyper- tai hypoventilaatio voi muuttaa hiilidioksidin vapautumisnopeutta keuhkoista ja aiheuttaa siten verenkierron hypokapniaa tai hyperkapniaa. Aktiviteetit, kuten laitesukellus, jossa osallistujat hengittävät aiemmin uloshengitettyä ilmaa, voivat myös muuttaa hiilidioksidipäästöjä. Keuhkosairaudet, jotka johtavat hengityshäiriöön, voivat myös häiritä normaaleja hiilidioksidimääriä veressä.