Ilmakehän hiilidioksidin ja muiden kasvihuonekaasujen pitoisuuden kasvu lämmittää maapallon ilmastoa, koska se vähentää maapallolta avaruuteen säteilevän energian määrää. Energia jää maapallolle lämmittämään ilmastoa. Kaasut toimivat kuin kasvihuoneen lasikatto, joka estää lämmön karkaamisen ulos.
Kaikki elämä maapallolla perustuu auringon säteilemään energiaan. Säteilyenergia eli niin sanottu aurinkovakio on 1 368 wattia neliömetrille kohtisuorassa tasossa. Maan pinnalle tuleva säteilyenergia on keskimäärin 342 wattia neliömetrille, koska maa on pallon muotoinen.
Koko maan alueelle saapuu auringosta säteilyä yhteensä 174 000 terawattia. Kasvihuoneilmiön ansiosta maahan tulevan ja maasta säteilevän energian tasapainolämpötila on tuntuvasti korkeampi kuin keskimääräinen säteilylämpötila.
Säteilytasapainoon perustuva keskilämpötila on ilman kasvihuoneilmiötä kirpeästi pakkasella. Tasapainolämpötila olisi vain -18 astetta. Kasvihuoneilmiön ansiosta keskilämpötila on kuitenkin 33 astetta korkeampi eli noin 15 astetta. Kasvihuoneilmiö on välttämätön elämälle.
Pienhiukkaset jäähdyttävät maapallon keskilämpötilaa. Ihmiskunnan tähänastinen kokonaispakote eli kasvihuonekaasujen ja pienhiukkasten nettovaikutus lämpötilaan arvioidaan 0,4-2,4 watiksi neliömetrille. Maapallon keskilämpötila on viimeksi kuluneen sadan vuoden aikana noussut noin 0,7 astetta.