Superkritični fluid (SF) odnosi se na fluid čija temperatura i tlak prelaze kritičnu temperaturu (Tc) i kritični tlak (pc) tvari. Gustoća superkritičnog fluida vrlo je bliska gustoći tekućine, a ima i difuzijska svojstva plina. U superkritičnom stanju, sučelje između plina i tekućine nestaje, površinska napetost je nula, a brzina reakcije i toplinska vodljivost pokazuju vršne vrijednosti. Među spojevima koji se mogu koristiti kao superkritični fluidi, CO2 je najidealniji superkritični fluid za ekstrakciju zbog svojih stabilnih svojstava, niske cijene i jednostavne dostupnosti, nije toksičan i bez mirisa, ne zagađuje okoliš i proizvode te niske kritične temperature (31,3 stupnja ) i kritični tlak (7,15 MPa). Tablica 1 navodi svojstva nekih dostupnih superkritičnih fluida. Superkritična tehnologija ekstrakcije ugljičnog dioksida kombinira karakteristike destilacije i ekstrakcije tekućina-tekućina. Tijekom procesa ekstrakcije, kontroliranjem temperature i tlaka tekućine ugljičnog dioksida da budu viši od njegove kritične temperature i kritičnog tlaka, ugljični dioksid ima dvostruke karakteristike plina i tekućine, te ima veliku topljivost i dobre performanse prijenosa mase, tako da se mogu ekstrahirati učinkovite komponente u ciljanoj tvari. Kada se temperatura i tlak vrate na sobnu temperaturu, topljivost ugljičnog dioksida se smanjuje, a učinkovite komponente otopljene u superkritičnom fluidu odvajaju se od plinovitog ugljičnog dioksida, čime se postiže svrha ekstrakcije i odvajanja.
Plin ugljični dioksid u skladišnom spremniku se kondenzira i pretvara u tekućinu pomoću kondenzatora, a zatim se tlak povećava na tlak potreban za ekstrakciju pomoću visokotlačne pumpe, a zatim se temperatura podešava tako da premaši svoju kritičnu temperaturu. izmjenjivač topline kako bi postao superkritična tekućina ugljičnog dioksida. Tekućina ugljičnog dioksida ulazi s dna kotla za ekstrakciju kao otapalo, u potpunosti dolazi u kontakt s ciljnom tvari i ekstrahira potrebne kemijske komponente. Tekućina ugljičnog dioksida pod visokim pritiskom otopljena u otopljenoj tvari dekomprimira se kroz prigušni ventil, a pretvara je u plin pomoću regulatora temperature kada prolazi kroz kotao za razgradnju. U to vrijeme, topljivost ugljičnog dioksida za otopljenu tvar je smanjena, a otopljena tvar se odvaja od plina i taloži na dno kotla za raspadanje. Plin ugljični dioksid ponovno se kondenzira u tekući ugljični dioksid kroz kondenzator za recikliranje. Cijeli proces uglavnom uključuje četiri faze: kompresiju, ekstrakciju, dekompresiju i odvajanje ugljičnog dioksida. Tekućina ugljičnog dioksida kontinuirano cirkulira između kotla za ekstrakciju i kotla za razgradnju, čime se ekstrahiraju i odvajaju željene kemijske komponente od sirovina.