Sự nóng lên toàn cầu xảy ra khi mức độ khí nhà kính trong khí quyển tăng lên, khiến nhiều năng lượng mặt trời bị giữ lại trong hệ thống khí hậu. Hoạt động của con người dẫn đến phát thải khí carbon dioxide và mêtan, là hai trong số các khí nhà kính quan trọng nhất. Khi nhiều khí nhà kính xâm nhập vào bầu khí quyển, nhiệt độ trung bình của Trái đất sẽ tăng lên.
Năng lượng từ Mặt trời được bề mặt Trái đất hấp thụ và sau đó bức xạ trở lại không gian. Tuy nhiên, một phần năng lượng này sau đó được hấp thụ bởi các khí trong khí quyển, chẳng hạn như carbon dioxide, methane và hơi nước. Các khí này sau đó sẽ bức xạ một phần năng lượng đã hấp thụ này trở lại bề mặt Trái đất. Hiệu ứng nhà kính này là thứ làm Trái đất ấm lên trên điểm đóng băng.
Các hoạt động khác nhau của con người, chẳng hạn như đốt nhiên liệu hóa thạch để sản xuất điện và chặt phá rừng, dẫn đến phát thải khí cacbonic. Khí đi vào bầu khí quyển và ở đó trong nhiều thập kỷ. Trước Cách mạng Công nghiệp, mức độ carbon dioxide là khoảng 280 phần triệu. Năm 2010, mức này được đo là 380 phần triệu. Khi mức này tiếp tục tăng lên, nhiều năng lượng mặt trời bị giữ lại và bức xạ trở lại hệ thống khí hậu, khiến nhiệt độ toàn cầu tăng lên.
