Quando il blu di bromotimolo viene esposto alla CO2, la CO2 si dissolve nell'acqua e forma acido carbonico. Ciò fa diminuire il pH della soluzione, che a sua volta fa sì che il blu di bromotimolo cambi colore da blu a verde o giallo.
L'esatto cambiamento di colore che si verifica dipende dalla concentrazione di CO2 nella soluzione. A basse concentrazioni di CO2, la soluzione diventerà verde. A concentrazioni più elevate di CO2, la soluzione diventerà gialla.
Il cambiamento di colore del blu di bromotimolo può essere utilizzato per monitorare la concentrazione di CO2 in una soluzione. Ciò è utile in una varietà di applicazioni, come il monitoraggio della qualità dell'aria in una stanza o il processo di fermentazione della birra o del vino.