同時，碳稅也存在以下四點明顯劣勢：

1.排放總量控制方面不足

常用碳交易機制的設置核心是總量控制交易（Cap-and-Trade），是“基于數量”的手段，即在控制溫室氣體排放總量的前提下進行市場交易，以市場手段激勵參與者為節能減排做出貢獻并讓多排放的單位付出相應成本。相比而言碳稅是“基于價格”的工具，通過稅率即價格來實現減排，但不能有力地控制總排放量，一些高排放、高收益的企業在碳稅較低情形下依然保持原有生產經營模式，減排意愿較低。

2.高稅負影響經濟與消費

碳稅的減排效果與稅費關系密切。碳稅的征收需在一定高的稅費基礎上才能達到良好的節能減排效果。有關研究顯示，2015年征收碳稅情景與基準情景相比，稅費為10元／噸CO2時，CO2排放將下降9.2％，約減排1.9億噸，到2020年稅費為30元／噸CO2時，CO2排放將下降19％，約減排4.3億噸[6]。有關學者對美國征收碳稅的研究也得出結論，若美國要以碳稅工具完成2050年的減排目標，則碳稅需達到100美元/tCO2[7]，如此高的稅負將嚴重擠壓美國企業的生存空間，甚至影響出口商品的國際競爭力，進而降低美國在國際社會的影響力。因為稅收自身的傳導效應，在電力、燃料等能源源頭征稅，稅負最終會轉嫁到下游消費者身上，影響日常消費。

3.易產生級聯效應（Cascading effect）

碳稅的級聯效應也是政府在征稅前要重點研究的對象之一。所謂級聯效應是指單一稅應征于商品從生產到銷售的各個環節，最終累積于末端消費者處。碳稅中沒有關于進項稅減免的規定，容易導致末端消費者被重復征稅的情況。例如1992年丹麥對企業和家庭同時課征碳稅，作用于企業的碳稅最終會通過供應鏈的商品流動轉移到家庭上，而家庭本身也需繳納碳稅，兩者之間是否存在重復征收的問題值得關注和研究。

4.不利于全球減排體系的鏈接

征收碳稅是一種財政手段，各國會依據各自的具體情況制定政策。不同寬松程度的碳稅將使全球呈現割裂的減排體系，不利于全球減排的一致性，尤其是在經濟全球化程度愈來愈高的今天，跨國公司可輕易調整市場策略將高碳產業轉移至稅負較輕的國家，造成本國碳泄漏。歐盟正是由于這個原因選擇了碳市場作為減排工具而不是碳稅。