A levegő hővisszatartó, hőtároló képességén alapuló jelenség. Lényege, hogy a Napból érkező rövidhullámú sugarakat a légkör jól átengedi, ezeket a felszín elnyeli és ezáltal felmelegszik. A felmelegedett felszín az alacsonyabb hőmérséklete miatt hosszúhullámú sugárzást bocsát ki, amivel szemben a légkör nagy mértékben elnyelőképes. Így a kisugárzott hőmérséklet jelentős részét a légkör visszatartja. Nem maga a levegőanyag, hanem annak vízgőz és egyéb anyagtartalma (pl. CO2) idézi elő az üvegházhatást. Az üvegházhatású gázok olyan gázhalmazállapotú anyagok, amelyek a légkörbe kerülve az üvegházhatás előidézéséért felelősek. Ezek lehetnek egyrészt természetben előforduló, másrészt antropogén eredetű, azaz emberi tevékenységből származó gázok is. Üvegházhatású gáz például a vízgőz, szén-dioxid, metán, dinitrogén-oxid, de a mesterséges klórozott, fluorozott szénhidrogének, és a kén-hexafluorid is ide sorolható.