CO₂运输是指将从排放源捕集并压缩后的CO₂气体通过管道或其他运输方式输送至目标需求地的过程。从一个综合的CCS项目的系统来看,运输方面与捕集、压缩和封存方面相比仅构成总成本的一小部分。虽然二氧化碳运输的成本可能占CCS设施总成本的2-5%，但其在项目示范阶段仍是显著的，在2000 km以内的每吨二氧化碳的运输成本为2-7美元。由于CO₂运输技术与其他气体的运输相似，因此在CCS的三大环节中，CO₂运输技术是最为成熟的。如果CO₂排放源位于封存场地附近，则不需要运输过程。通常CO₂排放源与封存地不位于同一个区域，此时需要根据捕集和封存地点之间的距离选择运输方式。目前商业规模的CO₂运输方式主要有管道、罐车和船舶三种，下表给出了几种不同运输方式之间的比较。

管道运输：就目前而言，管道运输被认为是CO₂大规模，长距离运输最经济、可靠的方法。为了便于CO₂运输和降低其运输成本，需要将气态CO₂行压缩至8MPa进而避免二相流。管道运输适合于CO₂量较大，运输方向相对固定的CO₂源汇。IPCC报告中指出，对于一条250 km的管道其运输成本基本上是1-8美元/吨CO₂。此外，CO₂管道运输对于防腐保温的要求也很高，同时当管道穿越人口稠密或一些特殊地区时会对管道运输成本产生影响。

罐车运输：是将CO₂以液态的形式储存于低温绝热的液灌中。主要是通过公路或铁路进行运输。两者所用技术差别不大，只是使用的运输距离和运输规模有所不同。公路罐车仅适用于短途、小量的运输，大规模使用不具有经济性。铁路罐车适用于较大容量，较长距离的运输。但是罐车运输成本要高于比管道和船舶运输，通常，铁路运输是水运和管道输运的2-5倍，而公路运输成本又是火车运输的3-4倍。

船舶运输：其运输原理与罐车运输相似，是将液态CO₂装在绝缘罐中，温度和压力远低于环境温度。其运输方向相对灵活，更适合于大运输量以及超远距离运输。虽然目前还没有大规模的CO₂船舶运输，但已有小型CO₂运输船舶，而且在石油工业中，液化天然气和石油气运输都已经商业化，均可为CO₂运输提供借鉴。当封存场地位于距离CO₂排放源较远的海上时，其运输成本与管道相当，此时船舶运输将具有较高的竞争力。