與其它激光器相比，CO2激光器有著以下優缺點，如下：
 
優點：具有較好的方向性、單色性和較好的頻率穩定性。而氣體的密度小，不易得到高的激發粒子濃度，因此，CO2氣體激光器輸出的能量密度一般比固體激光器小。
 
缺點：CO2激光器的轉換效率是很高的，但最高也不會超過40％，這就是說，將有60％以上的能量轉換為氣體的熱能，使溫度升高。而氣體溫度的升高，將引起激光上能級的消激發和激光下能級的熱激發，這都會使粒子的反轉數減少。并且，氣體溫度的升高，將使譜線展寬，導致增益系數下降。特別是，氣體溫度的升高，還將引起CO2分子的分解，降低放電管內的CO2分子濃度。這些因素都會使激光器的輸出功率下降，甚至產生“溫度猝滅”