二氧化碳在人体内的主要运输方式有三种，分别是物理溶解、碳酸氢盐形式和氨基甲酸血红蛋白形式。但其中最主要的运输方式是通过血液中的碳酸氢盐形式进行的。
具体来说，在红细胞内，二氧化碳与水结合形成碳酸，这一反应由碳酐酶（即碳酸酐酶）催化加速。形成的碳酸随即分解为碳酸氢根离子 (HCO3-) 和一个质子 (H )。碳酸氢根离子通过阴离子交换器（如AE1或称为带4.1蛋白）从红细胞内转移到血浆中，而大部分的二氧化碳就是以这种形式被运输到肺部。
此外，大约有20%的二氧化碳是直接溶解于血液中的水分子之中，随着血液循环到达肺脏。还有约7%-10%的二氧化碳与血红蛋白结合形成氨基甲酸血红蛋白，然后在肺泡中释放出来。
当这些含有高浓度碳酸氢盐和少量物理溶解及氨基甲酸血红蛋白形式CO2的血液流经肺部时，在肺泡内较低的二氧化碳分压环境下，上述过程逆转，碳酸氢根离子重新转化为二氧化碳并从肺泡气体中排出体外，完成了一次完整的呼吸循环。
因此，虽然有多种运输方式共同作用于二氧化碳在人体内的转运，但以碳酸氢盐形式通过血液进行运输是最主要的方式。
