A Napból érkező energia a Föld felszínére érve elnyelődik, majd onnan, már a felszín hőmérsékletének megfelelő hullámhossz-tartományban, újra kisugárzódik. Ezt a hosszabb hullámhosszú sugárzást a légkörben található üvegházhatású gázok elnyelik, majd újra kisugározzák felszín felé. Így az energia egy része bent marad a Föld légkörében. A jelenség hasonló, mint, ami az üvegházakban lejátszódik, innen ered a név is.
A legfontosabb üvegházhatású gázok a vízgőz, szén-dioxid, metán, dinitrogén-oxid, ózon. Az üvegházhatás nélkül a Föld hőmérséklete körülbelül 33 fokkal lenne hidegebb.
Az emberi tevékenység (ipar, közlekedés) hatására egyre több üvegházhatású gáz kerül a levegőbe, emiatt a Föld átlaghőmérséklete így a korábbi mértéknél jelentősen nagyobb mértékben növekszik, ami számos negatív következményt von maga után.