溫室效應是由於大氣裡溫室氣體(二氧化碳、甲烷等)含量增大而形成的。

空氣中含有二氧化碳，而且在過去很長一段時期中，含量基本上保持恆定。這是由於大氣中的二氧化碳始終處於“邊增長、邊消耗” 的動態平衡狀態。大氣中的二氧化碳有80%來自人和動、植物的呼吸，20%來自燃料的燃燒。散布在大氣中的二氧化碳有75%被海洋、湖泊、河流等地面的水及空中降水吸收溶解於水中。還有5%的二氧化碳通過植物光合作用，轉化為有機物質貯藏起來。這就是多年來二氧化碳佔空氣成分0.03%(體積分數)始終保持不變的原因。

但是近幾十年來，由於人口急劇增加，工業迅猛發展，呼吸產生的二氧化碳及煤炭、石油、天然氣燃燒產生的二氧化碳，遠遠超過了過去的水平。而另一方面，由於對森林亂砍亂伐，大量農田建成城市和工廠，破壞了植被，減少了將二氧化碳轉化為有機物的條件。再加上地表水域逐漸縮小，降水量大大降低，減少了吸收溶解二氧化碳的條件，破壞了二氧化碳生成與轉化的動態平衡，就使大氣中的二氧化碳含量逐年增加。空氣中二氧化碳含量的增長，就使地球氣溫發生了改變。

二氧化碳可以防止地表熱量輻射到太空中，具有調節地球氣溫的功能。如果沒有二氧化碳，地球的年平均氣溫會比目前降低20 ℃。但是，二氧化碳含量過高，就會使地球仿佛捂在一口鍋裡，溫度逐漸升高，就形成“溫室效應”。 形成溫室效應的氣體，除二氧化碳外，還有其他氣體。其中二氧化碳約佔75%、氯氟代烷約佔15%~20%，此外還有甲烷、一氧化氮等30多種。

溫室效應就是由於大氣中二氧化碳等氣體含量增加，使全球氣溫升高的現象。如果二氧化碳含量比現在增加一倍，全球氣溫將升高3 ℃~5 ℃，兩極地區可能升高10 ℃，氣候將明顯變暖。氣溫升高，將導致某些地區雨量增加，某些地區出現乾旱，颶風力量增強，出現頻率也將提高，自然災害加劇。更令人擔憂的是，由於氣溫升高，將使兩極地區冰川融化，海平面升高，許多沿海城市、島嶼或低窪地區將面臨海水上漲的威脅，甚至被海水吞沒。20世紀60年代末，非洲下撒哈拉牧區曾發生持續6年的乾旱。由於缺少糧食和牧草，牲畜被宰殺，飢餓致死者超過150萬人。

這是“溫室效應” 給人類帶來災害的典型事例。因此，必須有效地控制二氧化碳含量增加，控制人口增長，科學使用燃料，加強植樹造林，綠化大地，防止溫室效應給全球帶來的巨大災難。

導致地球溫室效應最嚴重的原因主要是：由於在現代工業社會化體系中，過多燃燒煤炭、石油和天然氣，這些燃料燃燒後放出大量的二氧化碳氣體進入大氣造成的。

二氧化碳氣體具有吸熱和隔熱的功能。它在大氣中增多的結果是形成一種無形的玻璃罩，使太陽輻射到地球上的熱量無法向外層空間發散，其結果是地球表面變熱起來。因此，二氧化碳也被稱為溫室氣體。