由于CO2系统穿越了临界点的热力特性，因此在设计上有许多待突破的技术，包括：
（1）由于其工作压力高于传统许多，而且吸排气的压差与温差皆颇大，因此压缩机之各部零件的机械结构、压缩室的防泄漏设计、传动轴上的轴承选用、高压环境的润滑油与油路设计、吐出口部位的排气阀设计等，均应特别注意。
（2）应用于密闭型压缩机时，耐高压的马达结构、高启动负荷的马达选用、低马达转子惯性、小体积高扭矩及高效率的马达性能等设计，皆是不可忽略的。
（3）如何在小管径、高质量流率的CO2冷媒流动时，提高热传效率。例如设计出高热传效果的管排型式与空气流路、强化吸排热风扇的风速与风量等为热交换器设计时应注意的事项。
（4）其他如因高压系统之动态特性掌控、高压负荷运转之振动噪音的防制，也是研究CO2压缩机所需面临之重要技术课题。
