大气中的温室气体主要有二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、一氧化二氮(N2O)、氯氟碳化合物(CFCs)及臭氧(O3)组成。它们能够吸收地球表面释放的长波辐射热量，把热量暂时保存起来，就像给地球穿上了一件保暖羽绒服。其实，这些温室气体早就存在大气层中，温室效应也早就存在了，科学家们把这种最原始的温室效应称为“天然的温室效应”。
人类活动是如何导致大气中温室气体浓度急剧增加的呢？人类进入工业化以后，大量开采使用地下矿物能源。近30年来，煤、石油和天然气等化石燃料的燃烧每年大约释放50亿吨CO2，让人大吃一惊。此外，大气中CO2的增加还有一个主要原因，就是原始森林树木被大量砍伐当作燃料焚烧。每m2的森林可以吸收1.5kg左右的CO2，进而降低温室效应。而砍伐树木则把原本是大气CO2的吸收“库”破坏性地变成了一个大气CO2的排放来“源”。据世界粮农组织估计，每年约有12亿m3的树木被砍伐焚烧，这些树木燃烧产生大量的CO2，每年可使大气CO2浓度至少升高0.4ppm；大气中CH4含量的增加也十分迅速，主要是由于全球范围水稻种植面积的不断扩大，以及畜牧养殖业的快速导致。人和草食动物的肠道、粪便、沼泽湿洼地、淹水稻田、化石燃料燃烧等都是大气CH4的重要来源。此外，人类在开采天然气和煤炭时，也会向大气中排放CH4；大气中N2O的增加主要是农田化学氮肥的投入和动物排泄物数量的增加导致，也与化石燃料燃烧和生物量焚烧的增加有关系。大气中的N2O不仅具有温室效应，还可以破坏臭氧层，使到达地球表面的太阳紫外线强度增加，对皮肤造成伤害。
