二氧化碳培养箱是通过在培养箱箱体内模拟形成一个类似细胞/组织在生物体内的生长环境，培养箱要求稳定的温度(37°C)、稳定的CO2水平(5%)、恒定的酸碱度(pH值:7.2-7.4)、较高的相对饱和湿度(95%)，来对细胞/组织进行体外培养的一种装置。由于动物细胞培养液一般使用碳酸盐pH缓冲系统，要求培养环境中维持一定浓度的CO2，所以动物细胞的培养一般需要CO2培养箱。

    CO2培养箱采用两种不同的CO2维持系统。一种方式是通过使用空气泵，将CO2和空气按一定比例混合后吹入培养箱。另一种方式是通过一个自动的CO2检测控制系统，在检测到CO2浓度低于要求浓度时打开CO2气阀充入CO2。由于前一种方法耗费CO2而且不容易控制CO2浓度，先进的CO2培养箱都采用自动监控系统来维持CO2的浓度。

     配有自动CO2检测控制系统的培养箱需要根据生产厂家的说明，定期做CO2浓度的测试和矫正。

    CO2培养箱的隔热采用水套式和气套式两种类型。气套式采用隔热系统和表面散热元件使培养箱内温度均衡，但是因为外部电热系统分布不均衡可导致培养箱内上下温度不一至，温差相对较大。水套式需要用户在安装培养箱时培养箱壁的空间内灌入大量蒸馏水。由于水的比热容很高，水套式的优点是有助于均匀散热和避免形成冷区，以及在断电后能够比较好的减缓培养箱内温度的降低。水套式因4周环水，所以温度均匀性很好。新型的CO2培养箱大多采用水套式。

    目前大多数实验室都使用进口的细胞培养箱。虽然进口的产品质量上比较有保障，但价格很贵，而且售后服务不是很方便。

    CO2培养箱一般配一个水盘，用以维持很高的湿度。水盘内的水要定期添加，水盘也要定期清洗以避免微生物的生长。

     为了减少微生物的污染，有一些CO2培养箱提供灭菌功能。有的可以加热到比较高的温度来灭菌，有的则通过让空气循环通过一个紫外线腔体的办法来灭菌，这样就灭菌时就不需要中断细胞的培养。