超临界二氧化碳是二氧化碳的超临界状态，也就是二氧化碳随着温度和压力的变化，超出了二氧化碳气液的临界温度，临界压力，临界容积状态的二氧化碳。
二氧人碳的密度和黏度，会随着压力的增加而变大，随着温度的升高而减小，压缩因子会随着温度，压力而变化，地质封存和促进油气开采条件下二氧化碳的密度大体在200-800kg/立方米之间，小于地下水的密度，所以把二氧化碳注入到地下含水层以后，二氧化碳在浮力的作用下会向上迁移而聚集于构造高点。
当温度高于31.1摄氏度，压力高于7.38Mpa时，二氧化碳便进入到了超临界状态，在二氧化碳地质储存中，大多数储层的温度和压力均达到了临界点以上，二氧化碳常常是以超临界状态储存于地质体中。
超临界二氧化碳是一种高密度注体，在物理特性上兼有了气体和液体的双重特性，密度是气体的几百倍，近于液体，这也让超临界二氧化碳有很强的溶剂化能力，具有常规液态溶剂的强度，在临界温度以下，气体被不断的压缩会有液相出现，然而，超临界流体被压缩只是增加其密度，不会形成液相，超临界流体的密度和温度与压力密切相关，超临界二氧化碳的密度随着压力升高而增大，随着温度升高而减小，在临界点附近，密度对于压力和温度十分的敏感，很小的温压变化就会导致密度的急剧变化。
扩散系数和黏度是衡量超临界流体传质能力的重要参数，超临界流体黏度比液体小两个数量级，与气体相似，流动性远大于液体，二氧化碳的黏度在压力比较低的时候基本保持不变，而当压力升高时，黏度随着增大，在临界点附近随着压力升高而急剧增大，之后又相对平缓，超临界二氧化碳流体具有比较好的传质性能，超临界二氧化碳的密度，黏度和扩散系数等性能可以随着温度和压力的变化而改变。