Het broeikaseffect treedt op wanneer bepaalde gassen in de atmosfeer van de aarde (de lucht rond de aarde) infraroodstraling opvangen. Hierdoor wordt de planeet warmer, vergelijkbaar met de manier waarop een kas warmer wordt.

Het broeikaseffect wordt veroorzaakt door broeikasgassen; de belangrijkste broeikasgassen in de atmosfeer van de aarde zijn: waterdamp, kooldioxide (CO2) en methaan. Wanneer er meer broeikasgassen in de lucht zitten, houdt de lucht meer warmte vast. Daarom zorgen meer broeikasgassen voor klimaatverandering en opwarming van de aarde.

Het broeikaseffect is natuurlijk. Het is belangrijk voor het leven op aarde. Zonder het broeikaseffect zou de gemiddelde temperatuur op aarde rond de -18 of -19 graden Celsius (0 of 1 graad Fahrenheit) liggen. De aarde zou in een ijstijd opgesloten zitten. Vanwege het broeikaseffect is de gemiddelde temperatuur op aarde 14 graden Celsius (57 graden Fahrenheit).

Het probleem is dat het broeikaseffect de laatste tijd sterker is geworden. Dit komt doordat de mens grote hoeveelheden fossiele brandstoffen heeft gebruikt, die bij verbranding kooldioxide vrijgeven. Aangezien kooldioxide een broeikasgas is, heeft het de planeet de afgelopen 150 jaar opgewarmd.

Ongeveer 10.000 jaar geleden, voordat mensen grote hoeveelheden fossiele brandstoffen begonnen te verbranden, was er 260 tot 280 delen per miljoen (ppm) kooldioxide (CO2) in de atmosfeer, maar nu is er meer dan 400 ppm. De meeste wetenschappers zeggen dat 350 ppm of minder veilig is voor het milieu en dat soorten op de planeet zich aan dit niveau kunnen aanpassen. Hogere niveaus kunnen ernstige problemen veroorzaken voor het dieren- en zeeleven dat nu al wordt gezien, zoals de verzuring van de oceanen.

Het broeikaseffect werd voor het eerst voorgesteld door Joseph Fourier in 1824. Mars, Venus en andere planeten met atmosferen hebben ook broeikaseffecten. Het effect op Venus is vooral sterk omdat Venus zoveel CO2 bevat. Daarom is Venus heter dan Mercurius, ook al staat Mercurius dichter bij de zon. De eerste persoon die voorspelde dat koolstofdioxide uit de verbranding van fossiele brandstoffen (en andere verbrandingsprocessen) de opwarming van de aarde zou kunnen veroorzaken was Svante Arrhenius.