Atmosfæren på Venus består av cirka 96,5 % karbondioksid, og har en massen på cirka 90 ganger Jordens atmosfære, med et trykk på 90 bar. Det høye karbondioksidinnholdet er en årsak til den sterke drivhuseffekten på planeten. Videre i forhold til jorden har den gjennomsnittlig en 41 millioner kilometer kortere avstand fra solen, noe som resulterer i en overflatetemperatur på cirka 480 °C. Karbondioksid er også den viktigste delen av atmosfære på Mars, som utgjør rundt 95 % av innholdet. På polene til Mars er den atmosfærisk delen av karbondioksid delvis bundet som tørris. Det atmosfæriske trykk er svært lavt, bare cirka syv millibar, noe som fører til at dens drivhuseffekten bare gir en økning av temperaturen på om lag 5 °C. Dette til tross for det høye karbondioksidinnhold. Atmosfærene til de ytre planetene i solsystemet, samt til deres satellitter, inneholder også karbondioksid. Opprinnelsen til denne er knyttet til konsekvensene av kometer som Shoemaker–Levy 9 og kosmisk støv. Med instrumenter som Hubble-teleskopet har NASA funet eksoplaneter som HD 189733 b med karbondioksid.