本发明公开了一种利用CO2分离碳酸盐型盐湖卤水中锂、钾、硼的方法，是首先采用高压CO2对含有Li+、K+、CO32‑、(B2O3)的碳酸盐型盐湖卤水进行碳化处理，使卤水中的锂、钾元素均以碳酸氢盐形式，硼元素则以游离形式存在卤水中；随后，对碳化后的卤水采用溶剂萃取法提取硼酸；萃余液室温下蒸发浓缩析出KHCO3，析钾后的富锂母液采用热分解法得到Li2CO3。本发明方法以CO2碳化工艺代替现有的盐酸酸化工艺，结合萃取法和蒸发法，既实现了锂、钾、硼的高效分离，又简化了后续钾盐和锂盐的提取步骤，成本低廉且绿色环保。