지구온난화는 석유류의 연소에서 발생하는 이산화탄소, 축산폐수 등에서 발생하는 메탄, 과용되는 질소 비료의 여분이 분해되면서 발생하는 아산화질소 등 소위 온실가스들이 대기로 들어가 잔류하면서 그들의 온실효과로 대류권의 기온이 상승하는 현상이다.

태양으로부터 지구로 향하는 일사에너지는 대기를 통과해 지표면에 도달하여 그 곳을 가열한다. 가열된 지구표면으로부터 방사되는 에너지는 파장이 10㎛정도의 적외선으로 대기 중의 수증기와 이산화탄소에 의해 강하게 흡수된다. 이로 인해 지구표면으로부터 방출된 에너지는 직접 우주공간으로 유출되지 않으며, 적외선을 흡수하는 수증기와 이산화탄소가 동시에 그 온도에 상응한 강도의 열방사를 행한다.

즉 대기는 태양복사에 대해서는 상당히 투명도가 높고 입사된 태양에너지의 약 반이 지표면에 의해 흡수되나, 지표로부터의 적외복사에 대해서는 창영역 이외에서는 흡수력이 강하고 불투명하므로 지구표면으로부터의 열방사의 유출을 막는다. 이로 인해 일사에 의해 지구표면에 방사된 에너지는 지구표면 근처에 모이고 대기 상층보다 온도가 높아지게 된다.

이 때 지구표면온도는 동일한 양의 일사를 받을 경우 대기층이 없었던 경우의 온도보다 높아지게 되며, 대기층(즉 그 속에 있는 수증기와 이산화탄소)에 의한 이 효과를 온실효과라 한다. 그런데 지표로부터 방사되는 적외선을 흡수하는 기체는 이러한 수증기 뿐만 아니라 탄산가스, 메탄, 오존, 이산화질소, 프론 등도 있다. 이러한 기체는 수증기가 흡수하지 않는 파장에 적외선의 흡수대를 가지고 있어 이러한 기체가 증가할 경우 당연히 우주로 빠져나갈 열이 대기에 남아 온도를 상승시킨다. 바로 이러한 현상이 지구 온난화와 직접 관계되는 것이다.

1980년과 1995년 간의 지구 평균 기온은 관측이 진행된 이래 가장 온난했던 11번의 시기를 포괄하고 있다. (약 140년간 동안) 가장 온난했던 순서는 1995, 1990, 1991, 1988, 1983년이다. 이러한 지구온난화는 지구 평균기온이 15.4℃의 고온을 나타낸 1990년 다음에 기온을 저하시킨 1991년 피나투보 화산 폭발에도 불구하고 계속 발생하였다. - 그것이 1995년 15.5℃로 최고조가 되기까지.

1990년, IPCC(처음에 UN환경 프로그램에 의해 설립된 380명의 과학자들과 68개국들이 참여한 회의)는 온난화 결과는 심각하고 사회적인 영향을 미칠 것이며, 온난화율은 다가올 미래에는 더욱 가속화 될 것이라는 것을 온실가스 전문가들 사이에는 실질적인 만장일치를 보았다. 그러나 소수 사람들이기는 하지만, 미래의 기온 상승의 예측에서 상당한 넓은 불확실성의 범위가 있다는 온실가스 온난화 모델에 대한 비판적인 주장도 있다.

가장 최근의 IPCC의 평가에 따르면, 1990-2100년 사이에 평균 기온상승의 가장적은 추정치로 2℃가 예상된다. 이것은 더 낮은 이산화탄소와 CFC의 방출이 예상되고 황산 먼지의 냉각 효과를 고려한다면 이전의 시기의 최대 예상치 보다도 더 낮다. 가장 최근의 높은 예상치는 3.5℃의 온난화이다. 지역적으로 이산화탄소의 집중이 2020년 즈음에 550ppm에 도달하면, 적도지역에서는 3℃ 증가가 예상, 고위도의 약 10℃의 증가될 것으로 추산된다.

우주 Goddard 연구소는 분명한 2000년과 2029년의 온난화를 산출하였다. 다른 컴퓨터 연구결과와 일치하였는데, 북극과 남극의 해빙 지역에서 가장 높은 온난화가 진행될 것으로 추측되었고, 뚜렷한 온난화가 저위도 해양과 아시아의 내륙지역 특히 중국에서 나타났다. 1995년 12월경 유엔의 모든 구성 국가들과 세계 기상 기구는 IPCC의 구성원들이 되었다.

연합 IPCC-WMO 논문들에서 다음과 같이 진술하였다. "화석 연료의 연소를 포함한 인간 활동들은....대기의 온실가스(대기를 온난화 시키는 경향을 가진)를 어떤 지역에서는 에어로졸의 집중(대기를 냉각시키는 경향을 가진)을 가중시키고 있다. 이러한 변화들은 ... 기온 강수, 토양수분 그리고 해수면과 같은 기후관련 변수들과 지역적, 지구적 기후를 변화하는 것으로 추정된다."