Medicīniskajam oglekļa dioksīdam ir dažāds pielietojums medicīnā. To var izmantot kā piepildīšanas gāzi nelielās invazīvās ķirurģiskās operācijās (laparoskopijā, endoskopijā un artroskopijā), lai paplašinātu un stabilizētu ķermeņa dobumus labākai ķirurģiskā lauka pārskatāmībai. Šķidrā veidā to var arī izmantot, lai nodrošinātu zemu temperatūru, līdz pat -76° C, krioterapijā, un lokālai analgēzijai, lietojot ārīgi uz ādas virsmas.
Citi pielietojuma veidi ietver īslaicīgu elpošanas stimulāciju, dziļas elpošanas un klepus veicināšanu, lai novērstu vai ārstētu atelektāzi.