Lagring av CO foregår enten i dype geologiske formasjoner, dyphav, eller i form av mineral karbonater. I tilfelle av dyphavslagring er det en risiko for sterk forverring av problemet med forsuring av havet, som også skyldes overskudd av karbondioksid allerede i atmosfæren og havet. Geologiske formasjoner blir ansett for å være det mest lovende lagringsstedet, og disse er estimert å ha en lagringskapasitet på minst 2000 Gt CO (i dag slippes det ut 30 Gt CO per år på grunn av menneskelig aktivitet.) FNs klimapanel (IPCC) estimerer at det økonomiske potensialet med CCS kan være mellom 10 % og 55 % av den totale karbon mitigation innsatsen inntil år 2100 (Avsnitt 8.3.3 i IPCC rapporten).