Gazy cieplarniane są lotnymi substancjami chemicznymi występującymi w atmosferze, których budowa fizyko-chemiczna pozwala na zatrzymywanie i magazynowanie energii cieplnej oraz przekazywanie jej do powierzchni Ziemi w postaci promieniowania podczerwonego.

W powstawaniu efektu cieplarnianego najważniejszą rolę odgrywa :

CO2- jest naturalnym składnikiem atmosfery, powstającym w procesach oddychania, gnicia i spalania. Gaz ten jest wdychany przez rośliny w procesie asymilacji. Duże ilości CO2 magazynowane są przez wody mórz i oceanów. Między atmosferą i oceanami zachodzi wymiana CO2. Stężenie tego gazu w atmosferze wzrasta wskutek działalności człowieka, w miastach przemysłowych osiąga do 0,05-0,07%, średnie stężenie w atmosferze wynosi 0,03% (zaw.objętościowa). CO2  jest ubocznym produktem spalania drewna, paliw kopalnych- węgla, ropy naftowej, gazu ziemnego ( 1kg węgla – 2kg CO2, człowiek wydziela ok. 1kg CO2 dziennie ). CO2 odgrywa najważniejszą rolę w powstawaniu efektu cieplarnianego, jego udział wynosi ok. 50% . mimo najmniejszej efektywności pochłaniania promieniowania podczerwonego, tak wysoki udział jest możliwy dzięki jego dużej zawartości w atmosferze. Z punktu widzenia zmian klimatycznych bardzo ważna jest trwałość każdej cząstki CO2, sięga ona bowiem ponad 100 lat. Rola CO2 w efekcie cieplarnianym ciągle wzrasta związana jest z rozwojem przemysłu a z drugiej strony z gwałtownym zmniejszaniem się terenów zalesionych.

Pod koniec lat 50 naukowiec Charls Keelin rozpoczął pomiary zawartości CO2 w atmosferze ponad mierzącym 4169 m szczytem Mauna Loa na Hawajach. Pierwszą rzeczą, która zwróciła jego uwagę, było to że poziomy CO2 sezonowo wzrastały i spadały. To było zrozumiałe, bo wiosną i latem rośliny wchłaniają CO2 w procesie fotosyntezy, uwalniają z niego tlen, oddawany do atmosfery. Jesienią i zimą, gdy rośliny obumierają uwalniają do atmosfery większe ilości CO2 w wyniku oddychania i rozkładu. Zauważył coś jeszcze, że poziom CO2 nie tylko zmienia się sezonowo, ale też rośnie z roku na rok. Zawartość CO2 w powietrzu wzrosła z ok. 315 części na milion (ppm) w pierwszych odczytach z 1958r do ponad 375 ppm dziś .

CH4- wysoki udział w powstawaniu efektu cieplarnianego ma również CH4-metan, jego udział szacuje się na ok. 18%. Gaz ten powstaje i jest emitowany do atmosfery w wyniku licznych reakcji beztlenowego rozkładu szczątków roślin i zwierząt, odchodów zwierzęcych, uprawy ryżu, wysypiska odpadów, postaje w przewodach pokarmowych bydła. Pochodzi także z pól ryżowych, jest głównym składnikiem gazu ziemnego, znaczne ilości uwalniane są podczas  wydobycia węgla kamiennego i ropy naftowej. Cząstka metanu trwa w atmosferze ok. 6-7,5 lat.

NO2- innymi gazami cieplarnianymi są tlenki azotu. Ocenia się, że ich udział w powstawaniu efektu cieplarnianego wynosi ok. 6%. Dostają się do środowiska wraz ze spalinami samochodów oraz z azotowymi nawozami sztucznymi, podczas spalania węgla. Najbardziej efektywnym jest N2O 9 podtlenek azotu ) jest on 160 razy efektywniejszy w pochłanianiu promieniowania niż CO2. istnieje w atmosferze około 150 lat zanim rozłoży się w procesie fotodysocjacji na tlenek i ditlenek azotu.