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如稳定的温度（37°C）、稳定的CO2水平（5%）、恒定的酸碱度（pH值：7.2-7.4）、较高的相对湿度（95%），来对细胞/组织进行体外培养的一种装置。 广泛应用于细胞、组织培养和某些特殊微生物的培养，常见于细胞动力学研究、哺乳动物细胞分泌物的收集、各种物理、化学因素的致癌或毒理效应、抗原的研究和生产、培养杂交瘤细胞生产抗体、体外授精（IVF）、干细胞、组织工程、药物筛选等研究领域。
在生物活体内，生物体有自身的免疫系统保护细胞或组织，但是在体外培养时，没有任何保护自己的免疫屏障。对于二氧化碳培养箱的基本参数温度、CO2 和湿度，大多数培养箱都能满足研究实验的需要。然而，针对培养过程中面临的各种污染源，各品牌二氧培养箱的控制方式和效果不尽相同，因此细胞体外培养中最大的威胁实际上是污染问题。
二氧化碳培养箱中的主要污染源：细菌、真菌（霉菌和酵母菌）、病毒、支原体、非同种细胞。
对于细胞来说，非常理想的培养环境同样也适合这些污染物的生存，培养箱本身是不会辨别的，而细胞培养中大部分时间里细胞都是位于培养箱内，因此箱体内能否抑菌或灭菌非常关键！
细菌：细菌污染后，培养基1-2天就会变色，对细胞生长影响明显，应迅速将污染细胞与其它细胞系隔离，灭菌后丢弃，还要用实验室消毒剂消毒培养器皿和超净台。
病毒：由于病毒寄生生存，爆发后尽快和正常细胞隔离，丢弃处理，相对来说容易处理，对操作者威胁较大；尽管病毒污染的细胞不影响原代培养，但生产疫苗是不安全的。因此，潜在病毒是细胞大量生产和疫苗、干扰素等生物制品制作中的难题。
真菌（霉菌和酵母菌）：真菌生长的比较慢，不象细菌那么容易被发现，但是一旦发现有它的存在细胞就被污染了；目前没有好的抑制方法，包括现在常用的两性霉素，一旦污染容易反复爆发，尤其孢子很难杀灭。
支原体：支原体污染后，因为它们不会使细胞死亡可以与细胞长期共存，培养基一般不发生浑浊，细胞无明显变化，外观上给人以正常感觉，实则细胞已经受到多方面潜在影响，如引起细胞变形，影响DNA合成，抑制细胞生长等，往往被大多数实验者忽视。
非同种细胞：即细胞交叉污染，由于细胞培养操作时各细胞株所需的器材和溶液没有严格分开，往往会使一种细胞被另一种细胞污染。目前，世界上已有几十种细胞都被HeLa细胞所污染，致使许多实验宣告无效。
因此，以上污染一旦发生，细胞最后基本只能丢弃，实验无法挽救，对于许多取样困难的实验损失无法估量！
目前，二氧化碳培养箱的灭菌技术主要有干热、湿热、紫外灯照射、消毒剂擦拭等。
高温干热空气灭菌是目前世界公认的最有效的灭菌技术，能彻底消灭所有微生物污染源（包括耐高温的芽孢杆菌）；湿热灭菌通常用于高压蒸汽灭菌中，比较少用在CO2培养箱上，湿热灭菌在常压下又叫煮沸法，煮沸的水温一般至少需为100℃，细菌繁殖体煮沸5分钟被杀死，但芽胞常需煮沸2小时以上才可被杀死；紫外灯照射法的有效性受很多因素影响，如遮挡、时间、强度、照射距离，湿度等，灭菌效果很难保证；消毒剂擦拭法是对表面灭菌的方法，适合于平整的表面如实验台面，而箱体内部设计的死角、各种器件因无法擦拭等因素导致灭菌效果也很有限，而且含氯、碘的消毒剂对于不锈钢有腐蚀作用，不能对不锈钢箱体进行擦拭灭菌。