二氧化碳培養箱通常能夠指定二氧化碳水平的設定值（通常為5％）。培養箱包含一個CO2傳感器和一個控制模塊，當水位下降時會提示CO2流量。當培養箱門打開時，由于與外部環境的濃度差異，CO2迅速沖出培養室。該下降由傳感器檢測并且繼電器發送信號以提高二氧化碳水平。有兩種常見的檢測器形式用于監測培養箱內的二氧化碳水平：熱導率和紅外線。
導熱傳感器測量溫度阻力的變化。在培養箱中，一個傳感器暴露于室（環境），而另一個傳感器被隔離（控制）。由于二氧化碳的減少也會導致溫度下降，所以兩個傳感器之間的電阻會改變。這會觸發CO2罐的“清除” ，持續到腔室達到預先設定的設定點。不幸的是，培養箱溫度設置和濕度水平也會影響熱導率傳感器，所以存在一定程度的不準確性; 當培養箱門經常打開時尤其如此。以開放的大門，不僅是CO2流失了，但相對濕度水平下降。因此，導熱監測培養箱更適合長期儲存細胞培養物。
 
更精確（但也更昂貴）的CO2級監測系統是紅外線（不可見能量，波長比可見光長）。測量紅外光譜中光吸收的光學傳感器尋找培養箱中二氧化碳的量; 吸收程度與CO2的量成正比。吸收不受溫度或濕度的影響，因此它比熱導率傳感器更可靠的CO2濃度指示器。大多數儀器都具有獨立的傳感模塊，可以在設定的時間間隔自動校準。盡管成本較高，但紅外感應單元是需要經常訪問培養箱內容物的理想解決方案。