即使在寒冷的冬季，花房或蔬菜大棚等溫室的內部也非常溫暖，適合植物生長。這是因為覆蓋溫室的玻璃或塑膠薄膜允許陽光進入溫室加熱室內空氣，同時阻止熱空氣向外散發，從而使室內溫度高於外界。
地球大氣層有著與溫室玻璃類似的保溫效果。陽光照射地球，部分能量被大氣和地表吸收，部分被反射回太空。地球表面向外釋放熱量，其中一部分也被大氣吸收。大氣層存留熱量的能力使地球表面有著溫暖的環境，這被稱為溫室效應。
溫室效應並不等同於目前被當作氣候災難的全球變暖問題。事實上，溫室效應幫助保持了地球溫暖而穩定的環境，是生物得以生存的關鍵條件。有測算表明，如果沒有大氣及相關溫室效應，地球表面平均溫度大約會是零下18攝氏度，並且會像月球一樣，白天地表溫度最高可達100多攝氏度，夜晚則急劇降至最低零下100多攝氏度。
氣候變化的含義則比較廣泛，它可以包含地球歷史上發生的各種或冷或熱的變化，但目前所討論的氣候變化主要是指自18世紀工業革命以來，人類大量排放二氧化碳等氣體所造成的全球變暖現象。
全球變暖問題是指大氣成分發生變化導致溫室效應加劇，使地球氣候異常變暖。大氣中的各種氣體並非都有保存熱量的作用，其中能夠導致溫室效應的氣體被稱為溫室氣體。實際上，最主要的溫室氣體並不是人們常説的二氧化碳而是水蒸氣，不過水蒸氣在大氣中的含量相對穩定，因此對溫室效應增強的影響不大，應對全球變暖的討論也較少涉及它。
在各種溫室氣體中，二氧化碳的吸熱能力不是最強的，甲烷、一氧化氮和氯氟烴的吸熱能力都比它強得多。二氧化碳之所以成為全球變暖問題的核心，是因為工業時代以來大氣中二氧化碳含量急劇增加，是導致氣候變暖的主因。一個可供參考的極端例證是，金星的濃密大氣中絕大部分是二氧化碳，劇烈的溫室效應使金星表面溫度最高達到460攝氏度左右。
