Các khí nhà kính trong khí quyển hoạt động như tấm kính của nhà kính (trồng rau, hoa), cho phép ánh sáng mặt trời đi vào khí quyển và sưởi ấm bề mặt Trái đất, nhưng ngăn không cho một phần nhiệt sinh ra bởi ánh sáng Mặt trời bị thoát đi. Cân bằng giữa năng lượng vào và ra từ Mặt trời quyết định nhiệt độ trung bình của Trái đất.

Nếu các khí nhà kính trong khí quyển không có mặt, sẽ có nhiều nhiệt tăng bị thoát ra hơn, và nhiệt độ trung bình của Trái đất sẽ lạnh hơn khoảng 60⁰F so với hiện tại. Nhiệt độ bên ngoài văn phòng hôm nay sẽ thấp hơn 0⁰F, và thậm chí những thành phố nhiều nắng nhất Hoa Kỳ cũng sẽ hầu như bị phủ bởi tuyết. Tuy nhiên, nếu hàm lượng khí nhà kính trong khí quyển tăng lên, nhiệt độ trung bình của Trái đất cũng sẽ tăng.

Trong những năm gần đây các nhà khoa học đã ngày càng lo lắng hơn bởi vì lượng CO₂ khí quyển – khí quan trọng nhất của Trái đất về đóng góp của nó đối với khí hậu – đang tăng lên. Nhiều CO₂ hơn sẽ làm tăng khả năng giữ nhiệt của khí quyển và người ta tin rằng điều này dẫn đến sự ấm lên toàn cầu, là tăng nhiệt độ trung bình của Trái đất. Từ năm 1860, mức CO₂ khí quyển đã tăng 35%, và nhiệt độ trung bình của Trái đất đã tăng 0,6⁰C (khoảng 1,1⁰F).