Znaczącą rolę w powstawaniu efektu cieplarnianego mają tzw. gazy cieplarniane (głównie para wodna, dwutlenek węgla i metan) gromadzące się w górnej warstwie atmosfery. Warstwa gazów cieplarnianych pozwala na przenikanie krótkofalowego promieniowania pochodzącego ze Słońca, ale utrudnia wypromieniowanie z powrotem w kosmos długofalowego promieniowania cieplnego.

 

Promieniowanie słoneczne docierające do powierzchni Ziemi jest więc częściowo od niej odbijane i wypromieniowane w kosmos. Jednak duża jego część nie zostaje wypromieniowana, ponieważ warstwa gazów cieplarnianych powoduje zatrzymanie tego promieniowania cieplnego. Zatrzymane przz tę warstwę promieniowanie powraca do Ziemi. Powierzchnia Ziemi pochłania energię cieplną i w konsekwencji podnosi się temperatura.