Az üvegházhatású gázok olyan légköri gázok, amelyek elnyelik a hőt, majd újra sugározzák a hőt. A folyamatos elnyelés és sugárzás folyamata olyan ciklust hoz létre, amely visszatartja a hőt a légkörben; ezt a ciklust üvegházhatásnak nevezzük. Az emberi tevékenység az üvegházhatású gázok szintjének növekedését eredményezte a légkörben, ami fokozott üvegházhatást eredményezett. A fokozott üvegházhatás olyan globális felmelegedési tendenciát idéz elő, amely világszerte rombolja az ökoszisztémákat. Az üvegházhatású gázok közé tartozik a szén-dioxid, a vízgőz, a metán és a dinitrogén-oxid.
Szén-dioxid
Az emberi szén-dioxid-kibocsátás a globális felmelegedés legjelentősebb oka. Az ember által okozott szén-dioxid körülbelül kétharmada fosszilis tüzelőanyagok égetéséből származik, további harmada erdőirtásból származik. A szén az erdőkben növényi anyagokban, például fákban és növényekben tárolódik. A fosszilis tüzelőanyagok többnyire az eltemetett növényi anyagok anaerob lebontásával jönnek létre, általában évmilliók alatt. A fosszilis üzemanyagok elégetésekor és az erdők megsemmisítésekor a tárolt szén szén-dioxid formájában kerül a légkörbe. 2011-től a légköri szén-dioxid szint körülbelül 35 százalékkal meghaladta a normálist, és emelkedett.
Vízpára
A vízgőz a leggyakoribb üvegházhatású gáz, amely a legnagyobb hatással van a légköri hővisszatartásra. A fokozott üvegházhatás miatt a vízgőz szintje a légkörben nő a pozitív visszacsatolási hurok miatt. A melegebb körülmények fokozott vízpárolgást okoznak, a melegebb légkör nagyobb mennyiségű vízgőzt képes megtartani. Ezért, amikor az emberi üvegházhatású anyagok melegedést okoznak, a megnövekedett vízgőzszint másodlagos hatás. A magasabb vízgőzszint ekkor még több hőt fog el, létrehozva a visszacsatolási hurkot.
Metán
A metán, a földgáz fő összetevője, erős üvegházhatású gáz, amely körülbelül 20-szor annyi hőt csap le, mint a szén-dioxid. A légköri metánkibocsátás a földgázfúrás, a szénbányászat és más ipari folyamatok során következik be. Az állatállomány emésztőrendszerei az ember által okozott metánkibocsátás körülbelül 35 százalékát termelik. Egyes tudósok azt jósolják, hogy a felmelegedési tendenciák megolvadják a sarkvidéki örökfagyokat, ami nagy mennyiségű metánkibocsátást és pozitív visszacsatolási hurkot eredményez, amely felgyorsítja a globális felmelegedést.
Dinitrogén-oxid
A dinitrogén-oxid sokkal kisebb koncentrációban létezik a légkörben, de nagyon hatékony üvegházhatású gáz, amely körülbelül 300-szor annyi hőt csap le, mint a szén-dioxid. Az emberi dinitrogén-oxid-kibocsátást főleg a mezőgazdasági ágazat termeli. Amikor nitrogénben gazdag műtrágyák jutnak el a földalatti víztartó rétegekbe és folyókba, lebomlanak, hogy légköri nitrogént állítsanak elő, melléktermékként dinitrogén-oxiddal. Az emberi eredetű dinitrogén-oxid-kibocsátás a fokozott üvegházhatás 6–10 százalékát teszi ki.