गर्मी जो अंततः पृथ्वी को गर्म करती है, वास्तव में सूर्य से आती है। सूर्य गैसों का एक विशाल गोला है, मुख्यतः हाइड्रोजन। हर दिन, लाखों-करोड़ों रासायनिक प्रतिक्रियाओं के माध्यम से सूर्य में हाइड्रोजन हीलियम में परिवर्तित हो जाता है। इन प्रतिक्रियाओं का उपोत्पाद गर्मी है।
सूर्य की रासायनिक प्रतिक्रियाओं से निकलने वाली गर्मी सूर्य के पास नहीं रहती है, बल्कि इससे दूर और अंतरिक्ष में फैल जाती है। प्रतिक्रियाओं के माध्यम से इतनी ऊर्जा जारी की जाती है कि इसमें से कुछ अभी भी पृथ्वी तक पहुंच सकती है, भले ही पृथ्वी सूर्य से लाखों मील दूर है। ऊष्मा ऊर्जा आमतौर पर प्रकाश के रूप में पृथ्वी तक पहुँचती है, और सूर्य की कई किरणें पराबैंगनी स्पेक्ट्रम में होती हैं। इस तरह से ऊष्मा का स्थानांतरण तापीय विकिरण के रूप में जाना जाता है।
सूर्य से कुछ ऊष्मा ऊर्जा पृथ्वी के वायुमंडल से वापस उछलती है, लेकिन कुछ इसमें से होकर पृथ्वी की सतह तक पहुँच जाती है। पृथ्वी की सतह तक पहुँचने वाली ऊर्जा इसे गर्म करती है। अतिरिक्त ऊर्जा रासायनिक प्रतिक्रियाओं का कारण बनती है, जो उप-उत्पाद के रूप में फिर से गर्मी देती है - यह गर्मी थर्मल विकिरण की उसी प्रक्रिया के माध्यम से जारी की जाती है। कुछ ऊष्मा ऊर्जा वातावरण में ग्रीनहाउस गैसों द्वारा फंस जाती है, और पृथ्वी का तापमान बढ़ जाता है।