Koncentracja w pomieszczeniach może być nawet 10 razy większa niż średnia.
Dane z rdzeni lodowych ujawniły, że poziom w atmosferze w ciągu ostatnich 420 tys. lat do początku industrializacji w połowie XVIII wieku wahały się między 190 ppm podczas szczytów lodowcowych a 280 ppm w okresach ciepłych. Pierwsze systematyczne pomiary wykonywane od 1958 roku przez Charlesa Davida Keelinga, określiły stężenie objętościowe na 315 ppm. Kolejne pomiary wykazują wzrost ilości dwutlenku węgla w atmosferze. Średnioroczne stężenie dwutlenku węgla w 2018 r. osiągnęło 407,8 ppm, co stanowi nowy rekordowy poziom, który jest o 47 procent wyższy niż wartość sprzed okresu przemysłowego. Główną przyczyną wzrostu stężenia jest spalanie paliw kopalnych do produkcji energii oraz w sektorze przemysłowym.
Stężenie dwutlenku węgla w ciągu ostatnich 10 000 lat pozostawało względnie stałe około 300 ppm. Obieg węgla w atmosferze był w pobliżu warunków równowagi. Wraz z początkiem industrializacji w XIX wieku wzrosła zawartość dwutlenku węgla w atmosferze. Obecna koncentracja jest prawdopodobnie najwyższa od 15 do 20 milionów lat.