CO2解离曲线表示PCO2与血中CO2含量之间的关系，并呈正相关，在正常生理范围内基本上呈直线相关。CO2解离曲线的位置受血红蛋白氧合程度的影响。氧与血红蛋白结合，可促使CO2释放。当血红蛋白被氧饱和时，CO2解离曲线右移（下移）；而当血红蛋白脱氧时，CO2解离曲线左移（上移）。上述现象被称为Haldane效应。脱氧血红蛋白对CO2的亲和力以及与H+结合能力均比氧合血红蛋白大。因此，在组织内CO2解离曲线左移，促进对CO2的摄取；而在肺毛细血管内CO2解离曲线右移，有利于CO2从血中释放和排出，这对维持体内的CO2水平于正常生理范围内具有重要作用。静息状态下，PaCO2一般维持在36~44mmHg之间。