温室效应的产生，是因为太阳用大量的辐射轰击地球，这些辐射以可见光、紫外线、红外线和其他肉眼看不见的辐射形式撞击地球大气层。撞击地球的辐射大约有30%被云层、冰和其他反光表面反射回太空。剩下的70%则被海洋、陆地和大气吸收。当海洋、陆地和大气吸收辐射和升温时，它们也以红外热辐射的形式释放热量，这些热量会从大气中进入太空。据美国航空航天局称，吸收和流出辐射之间的平衡，使地球的整体平均温度保持在大约15摄氏度。    这种使地球变暖的传入和传出辐射交换被称为温室效应，因为温室的工作原理与此大致相同。入射的紫外线很容易穿过温室的玻璃墙，被室内的植物和坚硬的表面吸收。然而，较弱的红外辐射则很难通过玻璃墙传递出去，并被困在里面，使温室变暖。

   在大气中任何能吸收和释放红外线辐射，给地球保温，并使地球变得更温暖的气体，统称为温室气体。在2020年12月31日，生态环境部印发的《碳排放权交易管理办法（试行）》【部令第19号】第四十二条中对温室气体规定如下：
（一）温室气体：是指大气中吸收和重新放出红外辐射的自然和人为的气态成分，包括二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亚氮（N2O）、氢氟碳化物（HFCs）、全氟化碳（PFCs）、六氟化硫（SF6）和三氟化氮（NF3）。
   通俗一点讲，在大气中任何能吸收和释放红外线辐射，给地球保温，并使地球变得更温暖的气体，统称为温室气体。其中后面4种温室气体虽然引起温室效应的能力非常强，但是因为大气中含量很少，它们对总体温室效应的影响较小。其余的3种气体，首先是二氧化碳，它是植物进行光合作用不可缺少的原料，但人类对森林的滥砍滥伐，造成植物消耗的二氧化碳的数量减少，而工业的不断发展，化石燃料的消耗，又使得大气中二氧化碳浓度不断增加。总的温室效应中，二氧化碳的作用约占一半。

甲烷是一种清洁能源，但它更是一种温室气体，因为甲烷引起温室效应的能力是二氧化碳的23倍。近年不断发展壮大的畜牧业，是大气中甲烷的更大贡献者。  

与二氧化碳相比，虽然氧化亚氮在大气中含量很低，但它对温室效应的影响确实二氧化碳的298倍。大气中氧化亚氮的重要来源是农田，人们向农田中施加的过量氮肥，促进了微生物的活动，而微生物将土壤中的各种氮素，转化成氧化亚氮。

过多的温室气体会加剧温室效应，带来冰川融化、海平面上升、气候异常、病虫害增多、土地荒漠化加剧等全球性问题。