تدور أحداث الفيلم في سياقٍ من الكوميديا الخفيفة، حيث تجمع المصادفة بين (سامي) الشاب المستهتر لأقصى درجة له الكثير من العلاقات النسائية المتعددة حول العالم بحكم عملة طيار ويساعدة في ذلك صديقه مدحت المغرم بالتصوير وهو يتخذ سامي مثلة الأعلى في كل شيء ويمر سامي ببعض المواقف الكوميدية المثيرة التي تجعلة يصطدم بشخصية (جيهان) الفتاة المثقفة والناشطة السياسية التي لا يشغلها سوى هموم بلدها. يقع (سامي) في حب (جيهان) والتي يكتشف من خلالها مدى بعده عن الواقع الذي يعيشه الناس من حوله، تتغير شخصيته واهتماماته. تظهر في حياة (سامي) أيضا ابنته (ساندي) من زوجته السابقة، وتنتقل للعيش معه لتساهم بشكل كبير في التغيير من والدها ومن نظرته للحياة من حوله.
يناقش فيلم سامي أكسيد الكربون قضية من أهم القضايا التي تتعلق بالفساد في البلاد كما يسلط الضوء على مشكلة التلوث وتأثيرها من خلال تعرض قطعة الأرض الزراعية التي يملكها (سامي) للتلوث الناجم عن أحد المصانع القريبة منها، ومحاولة (سامي) لمساعدة الفلاحين على التخلص من وجود المصنع الذي يهدد حياتهم بمساعدة (جيهان) وصديقه (مدحت).
استمد مؤلف الفيلم: محمد النبوي، أحداثه من الواقع العربي وعبر عنه في قالب من الكوميديا المميزة التي برع فيها النجم (هاني رمزي)، والتي تتسم في مجملها بالطابع السياسي، بالإضافة إلى النزعة الدرامية التي استرعتها بعض المواقف والأحداث