二氧化碳培養箱是通過在培養箱箱體內模擬形成一個類似細胞/組織在生物體內的生長環境，培養箱要求穩定的溫度（37°C）、穩定的CO2水平（5%）、恒定的酸堿度（pH值：7.2-7.4）、較高的相對飽和濕度（95%），來對細胞/組織進行體外培養的一種裝置。
 

我們知道，一般細胞培養液的pH在7.0-7.4之間，由于碳酸鹽pH緩沖系統是一種生理pH緩沖系統(它是人體血液中重要的pH緩沖系統)，大多數培養液用它來保持穩定的pH。用粉末配制培養液時，常常需要加入一定量的碳酸氫鈉。

而對大多數以碳酸鹽作為pH緩沖系統的培養液而言，為了維持穩定的pH，培養箱中的二氧化碳需要維持在2-10%之間，以保持培養液中溶解的二氧化碳的濃度。同時細胞培養的器皿需要一定程度的透氣，以便于氣體的交換。

那么采用其他pH緩沖系統是不是就不需要二氧化碳培養箱了呢?人們發現由于空氣中的二氧化碳濃度很低，如果細胞不在二氧化碳培養箱中培養，培養液中的HCO3-會被耗盡，這樣會影響細胞的正常生長。所以大部分動物細胞的培養，還是需要二氧化碳培養箱。細胞培養液中常附加其他的pH緩沖系統，比如HEPES緩沖系統，來增加pH緩沖能力。在pH7.2-7.4之間有很強的緩沖能力，當透氣的培養器皿被拿到二氧化碳培養箱外面的時候，由于空氣中二氧化碳濃度很低，培養液中碳酸鹽緩沖系統就會失去效果，這時候緩沖系統就能繼續保持pH的穩定。