Im Zusammenhang mit dem Klimawandel spielt der sogenannte Treibhauseffekt eine entscheidende Rolle. Der Treibhauseffekt tritt in zwei Arten in Erscheinung, und zwar als natürlicher Treibhauseffekt und als anthropogener Treibhauseffekt, der von den Menschen sozusagen hausgemacht wird. Teilweise ist die Sonnenstrahlung für den natürlichen Treibhauseffekt und damit am Klimawandel mitschuldig, sollte aber nicht überbewertet werden.
Der natürliche Treibhauseffekt lässt sich wirkungsmässig in etwa mit einem Gewächshaus vergleichen, bei dem Glasscheiben als Dach dienen, die das Sonnenlicht durchlassen, andererseits aber den grössten Teil der Strahlung absorbieren und nicht mehr ins Freie hinauslassen. Das Glasdach fungiert als Barriere für die Wärmestrahlung, wodurch die Luft im Innern des Gewächshauses erwärmt und die Wärmestrahlung in den Weltraum zum Teil verhindert wird.
Beim Kohlenstoffkreislauf regeln natürliche Mechanismen den Abbau und Aufbau von Treibhausgasen. Atmosphäre, Meere, Vegetation und Böden nehmen bei normalen Verhältnissen ca. soviel Kohlendioxid (CO²) auf, wie sie auch wieder abgeben. Zu den Treibhausgasen zählt man Kohlenmonoxid (CO), Kohlendioxid (CO²), Methan (CH₄), Wasserdampf (H²O), Distickstoff-Oxid (N²O) und die bekannten Fluorchlorkohlenwasserstoffe FCKWs und Bromgase.