Carbon dioxide góp phần đáng kể vào sự nóng lên toàn cầu bằng cách xâm nhập vào bầu khí quyển và các tuyến đường thủy thông qua nhiều hoạt động của con người, chẳng hạn như canh tác, hoạt động công nghiệp và những thay đổi trong việc sử dụng đất, chủ yếu để sản xuất nông nghiệp. Carbon dioxide xuất hiện tự nhiên thông qua một số hoạt động, chẳng hạn như hô hấp của thực vật, hoạt động của núi lửa và sự tương tác giữa nước đại dương và không khí xung quanh. Tuy nhiên, các hoạt động của con người làm tăng lượng carbon dioxide trong không khí, do đó làm mất đi sự cân bằng mong manh giữa các chất khí trong khí quyển và nhiệt độ không khí.
Mặc dù nó xuất hiện với số lượng nhỏ trong tự nhiên, nhưng carbon dioxide được phân loại là khí nhà kính, cùng với mêtan và nitơ oxit. Carbon dioxide, cùng với các khí nhà kính khác, tạo ra hiệu ứng giữ nhiệt trong khí quyển khi được sản xuất quá mức. Các khí này thoát ra các tầng thấp hơn của khí quyển. Thay vì phân hủy sinh học, chúng tích lũy sinh học bằng cách hình thành các liên kết chặt chẽ. Các phân tử hợp chất tạo thành này không bị phân hủy trong khí quyển. Thay vào đó, chúng tích tụ trong không khí, giống như bồn tắm chứa đầy nước khi hệ thống thoát nước không đủ. Sự tích tụ carbon dioxide trong không khí bắt nguồn từ một số hoạt động, bao gồm phá rừng và đốt nhiên liệu hóa thạch. Những hoạt động này làm giảm kích thước và hiệu quả của các bộ lọc hoặc cống thoát nước carbon dioxide tự nhiên, bao gồm các khu rừng lớn và đất đai. Ngoài việc tạo ra nhiệt độ ấm hơn, lượng carbon dioxide dư thừa còn cho phép các tia nắng mặt trời mạnh hơn xuyên qua bầu khí quyển, điều này cũng khiến nhiệt độ tăng lên.
