La Terre reçoit en permanence de l’énergie du soleil. La partie de cette énergie qui n’est pas réfléchie par l’atmosphère, notamment les nuages, ou la surface terrestre (océans et continents) est absorbée par la surface terrestre qui se réchauffe en l’absorbant. En contrepartie, les surfaces et l’atmosphère émettent du rayonnement infrarouge, d’autant plus intense que les surfaces sont chaudes. Une partie de ce rayonnement est absorbée par certains gaz et par les nuages puis réémise vers la surface, ce qui contribue à la réchauffer. Ce phénomène est appelé l’effet de serre.
En retenant la chaleur dans l’atmosphère, l'effet de serre réduit les écarts de température entre le jour et la nuit, de sorte que la température moyenne à la surface de la Terre est d’environ 15∘C. Sans cet effet, la température moyenne à la surface de la Terre serait d’environ −18∘C. Dans ces conditions, l'eau serait majoritairement sous forme solide, ce qui la rendrait difficilement accessible et ce qui empêcherait le développement de la vie sur Terre telle que nous la connaissons.