二氧化碳在调节呼吸频率中扮演着非常重要的角色。人体内的二氧化碳主要通过血液运输，并且其浓度的变化能够迅速被位于延髓的化学感受器以及颈动脉体和主动脉体中的外周化学感受器感知到。这些化学感受器对血浆中的H 离子（由CO2与水结合形成碳酸后解离产生）敏感，当血液中二氧化碳水平升高时，会促使更多的H 生成，刺激化学感受器。
这种刺激信号通过神经传递给呼吸中枢，即位于脑干的延髓和桥脑区域。一旦这些区域接收到高浓度二氧化碳的信息，它们就会发出指令增加呼吸频率和深度，以加速排出多余的CO2，恢复血液pH值至正常范围。这个过程是一个负反馈机制，旨在维持体内环境稳定。
具体来说，当人体代谢活动增强或处于缺氧状态时，产生的CO2量会增多，导致血中PCO2（二氧化碳分压）上升。此时，呼吸中枢受到强烈刺激，引发快速而深长的呼吸动作，以提高肺通气量，促进更多的气体交换，从而有效地降低血液中的CO2浓度。
反之，在安静状态下或当体内产生较少的CO2时，呼吸频率和深度会相应减小，保持在一个较低但足以满足基本代谢需求的状态。因此，可以说二氧化碳是调节人体呼吸运动的关键因素之一。
