Introdução: O dióxido de carbono (CO2) é um componente fundamental da atmosfera terrestre, envolvido em processos vitais e industriais. Sua regulação é crucial tanto em contextos ambientais quanto fisiológicos, especialmente considerando seu papel nos mecanismos de lesão e proteção cerebral. Objetivo: Analisar os efeitos da hipercapnia e hipocapnia no sistema nervoso central (SNC) em pacientes com lesões cerebrais agudas, investigando o potencial neuroprotetor do CO2 e outros efeitos ainda desconhecidos em contextos de lesão cerebral. Método: A pesquisa constitui uma revisão sistemática, abordando os efeitos da hipercapnia e hipocapnia em lesões cerebrais agudas. A coleta de dados foi realizada em bases de dados como MEDLINE/Pubmed, LILACS, CINAHL, WEB OF SCIENCE, SCOPUS, EMBASE e SCIELO, utilizando descritores específicos. Foram incluídos artigos em inglês, português e espanhol que abordavam a temática da função do dióxido de carbono na lesão cerebral aguda. Resultados: Foram identificados 54 estudos, dos quais 10 foram selecionados após aplicação dos critérios de inclusão e exclusão. Os resultados demonstram que a hipercapnia pode ter efeitos benéficos em lesões cerebrais agudas, sugerindo um potencial terapêutico. Por outro lado, a hipocapnia, especialmente se mantida cronicamente, pode resultar em desfechos clínicos adversos. Estudos apontam para a importância do equilíbrio na regulação dos níveis de CO2, destacando a complexidade dos seus efeitos no SNC. Conclusão: A revisão sistemática evidencia a relevância dos níveis de CO2 no contexto de lesões cerebrais agudas, mostrando que tanto a hipercapnia quanto a hipocapnia podem influenciar o desfecho clínico dos pacientes. Entretanto, mais pesquisas são necessárias para entender completamente os mecanismos subjacentes e estabelecer diretrizes claras para o uso terapêutico do CO2 em pacientes com lesões cerebrais.