Avaliou-se o efeito da aplicação de diferentes lâminas de irrigação e do enriquecimento da atmosfera com CO2, em experimento com a cultura do pimentão (cultivar Mayata) em dois ambientes protegidos similares, em Piracicaba (SP). Em um deles, foi aplicado CO2 junto com a água de irrigação, elevando a concentração do gás na atmosfera para aproximadamente 800 mmolCO2/mol e, no outro, foi mantida a concentração do CO2 nas condições normais da atmosfera. Em cada ambiente, foram aplicadas quatro lâminas de irrigação, equivalentes a 60%, 80%, 100% e 120% da evaporação do tanque Classe A reduzido, arranjados no delineamento experimental inteiramente casualizado, com dez repetições de uma planta cada. O CO2 foi injetado na linha de irrigação, durante aproximadamente 40 minutos. Foram selecionadas dez plantas para colheita dos frutos, aos noventa dias após o transplantio, das quais foram avaliados o comprimento, o diâmetro, a espessura da polpa, a massa média e o número de frutos por planta; além do rendimento da cultura (kg/ha). No ambiente protegido, com aplicação de CO2, houve efeito da aplicação das lâminas de irrigação de 100 e 120% da evaporação do tanque reduzido, enquanto no ambiente protegido, sem aplicação de CO2, não houve efeito. No ambiente protegido com aplicação de CO2, foram encontradas diferenças significativas para comprimento, espessura de polpa, número de frutos por planta e rendimento, da ordem de 7,0%; 4,5%; 35,0% e 38,4%, respectivamente, superiores para lâminas de irrigação de 100% da evaporação do tanque reduzido comparando com os dados obtidos para as menores lâminas de aplicação de água. A aplicação de CO2 no ambiente protegido possibilitou obtenção de maiores comprimento, diâmetro e número de frutos por planta, além da massa e rendimento, na ordem de 12,4%; 11,9%; 21,4%; 20,0% e 51,3%, respectivamente, em relação ao ambiente protegido, sem aplicação de CO2.