CO₂具有高密度和低黏度，其流动损失小、传热效果良好，并且通过对传热作用的强化，可以弥补其循环不高的缺点。同时CO₂环境表现优良、成本低、易获取、稳定性好、有利于减小装置体积。最重要的是，其安全无毒，不可燃，这一点比R290具有明显的优势。因此，二氧化碳压缩制冷循环是解决氯氟烃替代的有效方式之一。

在冷却介质为常温的空气和水的条件下，CO₂制冷循环必须采用跨临界制冷循环。所谓跨临界制冷循环，是指CO₂制工质由于临界温度低，为使其从气体变为液体循环利用，需加压和冷却，压缩机排气压力高于临界压力，工质在超临界区定压放热，气体冷却过程是在临界压力以上依靠显热进行热交换；压缩机吸入压力低于临界压力，蒸发温度低于临界温度，蒸发吸热过程是在临界压力以下主要依靠汽化潜热进行热交换。

CO₂制冷循环适用于汽车空调、家用及商用空调、党政机关及企事业单元的热泵热水器；超市食品的保鲜储存和冷藏；食品的低温冷冻冷藏以及冷藏运输；也可用于地源热泵、水源热泵空调系统。