החום שגורם בסופו של דבר להתחממות כדור הארץ מגיע למעשה מהשמש. השמש היא כדור ענק של גזים, בעיקר מימן. מדי יום המימן בשמש הופך להליום באמצעות מיליוני מיליוני תגובות כימיות. תוצר הלוואי של תגובות אלה הוא חום.
החום המשתחרר מתגובותיה הכימיות של השמש אינו נשאר בקרבת השמש, אלא מקרין ממנה אל תוך החלל. כל כך הרבה אנרגיה משתחררת באמצעות התגובות שחלק ממנה עדיין יכול להגיע לכדור הארץ, למרות שכדור הארץ נמצא במרחק מיליוני קילומטרים מהשמש. אנרגיית החום מגיעה בדרך כלל לכדור הארץ בצורה של אור, ורבים מקרני השמש הן בספקטרום האולטרה סגול. העברת חום בדרך זו מכונה קרינה תרמית.
חלק מאנרגיית החום מהשמש מקפצת חזרה מעל האטמוספירה של כדור הארץ, אך חלק ממנה עוברת ומגיעה אל פני האדמה. האנרגיה שמגיעה עד לפני כדור הארץ מחממת אותה. האנרגיה הנוספת גורמת לתגובות כימיות, המחזירות שוב חום כתוצר לוואי - חום זה משתחרר באותו תהליך של קרינה תרמית. חלק מאנרגיית החום נלכדת על ידי גזי החממה באטמוספרה, וטמפרטורת האדמה עולה.
