温室効果ガスの温室効果は、赤外線(熱放射の一種)を吸収する能力によるものです。温室ガスが赤外線を吸収する能力は、その分子構造によって決まります。分子には非極性共有結合と極性共有結合があります。分子も極分子と非極性分子に分けられます。分子極性の強さは、μ双極子モーメントによって表すことができる。双極子モーメントの変化に伴う振動のみが、観測可能な赤外線吸収スペクトルを引き起こす可能性があります。双極子モーメントを有する分子は赤外線活性である。Δμ=0の分子振動は赤外線の振動吸収を生じることができませんが、非赤外線活性です。言い換えれば、温室効果ガスは双極子モーメントを有する赤外線活性分子であるため、赤外線を吸収して赤外線を保存する能力を有する。
大気中の主な温室効果ガスは水蒸気(H2O)です。水蒸気による温室効果は、温室効果全体の約60%~70%を占め、 次いで、約26%を占める二酸化炭素(CO₂)、もう1つはオゾン(O₃)、メタン(CH₄)、亜酸化窒素(N₂O)、パーフルオロカーボン(PfFc)、ハイドロフルオロカーボン(HFC)、クロロフルオロカーボン(HFC)、六フッ化硫黄(SF6)などです。