溫室氣體之所以有溫室效應，是由于其本身有吸收紅外線(一種熱輻射)的能力。溫室氣體吸收紅外線的能力是由其本身分子結構所決定的。在分子中存在著非極性共價鍵和極性共價鍵。分子也分為極性分子和非極性分子。分子極性的強弱可以用偶極矩μ來表示。而只有偶極矩發生變化的振動才能引起可觀測的紅外吸收光譜，則擁有偶極矩的分子就是紅外活性的;而Δμ=0的分子振動不能產生紅外振動吸收的，則是非紅外活性的。 也就是說，溫室氣體是擁有偶極矩的紅外活性分子，所以才擁有吸收紅外線，保存紅外熱能的能力。

　　大氣中主要的溫室氣體是水汽(H2O)，水汽所產生的溫室效應大約占整體溫室效應的60%-70%，其次是二氧化碳(CO?)大約占了26%，其他的還有臭氧(O?)，甲烷(CH?)，氧化亞氮(N?O)全氟碳化物(PFCs)、氫氟碳化物(HFCs)、含氯氟烴(HCFCs)及六氟化硫(SF6)等。