红外CO2测定仪是根据比尔定律和气体对红外线的选择性吸收原理设计而成的。红外CO2测定仪采用时间双光束、气体滤波、InSb半导体检测器。
红外CO2测定仪红外光源发出的红外线能量为I₀，它通过一个光程为L的多次反射气室之后，能量变为I₁，如果气室中有吸收红外线能量的气体时，如CO₂，则量I₁满足下式：

I₁=I₀e^-KCL

式中：K——是气体的红外线吸收系数

C——是被测气体的浓度

L——是气室的长度

当气体的种类一定，则K就确定，K表示的是气体吸收特性的一个系数。

红外CO2测定仪二氧化碳气体的特性吸收波长是4.26μm，也就是说二氧化碳对4.26μm的红外线能量有强烈的吸收，选定3.9μm波长为参比波长，因为二氧化碳气体在这一区域不吸收红外线能量。
当气室长度L一定时，从上式看出I₁的大小仅与气体浓度有关，测量出I₁的大小就等于测量出气体浓度的变化。