O aquecimento da atmosfera e superfície terrestre, devido à absorção de radiação infravermelha do sol, é conhecido como Efeito Estufa. Ocorre devido à presença de certos gases no ar, como metano, vapor d'água e dióxido de carbono. Embora estes gases existam na natureza, certas atividades humanas aumentaram suas concentrações atmosféricas, devido ao crescimento populacional global e forte dependência de combustíveis fósseis.
Desde o início da Revolução Industrial no século XVIII, o uso de combustíveis fósseis aumentou substancialmente os níveis de CO₂ na atmosfera. Estatísticas de 2004 mostraram que consumo de carvão, petróleo e gás natural para energia respondia por até 56,6% das emissões de gases de efeito estufa. Carbono é adicionado à atmosfera quando combustíveis fósseis são queimados, somando-se ao produzido naturalmente por decomposição de vegetação e respiração de humanos e animais. Antes da Revolução Industrial, níveis de CO₂ eram ~280 ppm. Desde então, aumentaram para ~387 ppm (dado de 2004). Sugere-se que a esta taxa, a temperatura terrestre poderia aumentar 1,4 a 5,6°C entre 1990 e 2100.
A Revolução Industrial também trouxe aumento nas concentrações de óxido nitroso. O uso de certos fertilizantes nitrogenados por agricultores aumentou constantemente no último século, somando-se ao produzido por processos microbianos naturais. Metano é outro gás de efeito estufa ligado à agropecuária. Digestão de gado, uso de esterco e cultivo de arroz também adicionaram crescentemente à concentração de metano conforme crescem as necessidades da população.
Queima de madeira ou outros organismos mortos também contribui significativamente para o aumento de CO₂. Quando floresta queima naturalmente, novas plantas e árvores que substituem as antigas absorvem tanto CO₂ quanto foi liberado, equilibrando o ciclo. Porém, desmatamento permanente não permite reposição da vegetação. Pode, na verdade, aumentar gases de efeito estufa significativamente. Seja por corte, queima ou decomposição natural, ainda emitem CO₂. Além disso, muitas áreas desmatadas tornam-se pastagens para gado, contribuindo a longo prazo para aumento de metano e óxido nitroso.
Na fabricação de cimento, gás CO₂ é produzido quando carbonato de cálcio é submetido a calor. Combustíveis fósseis também geram o calor necessário ao processo. Estimativas sugerem que 5% das emissões antropogênicas de CO₂ vêm da indústria de cimento. Aproximadamente 50% disto é causado pelo processo em si, 40% pela queima de combustível. Para cada 1.000 kg de cimento produzidos, mais de 900 kg de CO₂ são emitidos na atmosfera.
O uso de certos aerossóis também contribuiu muito para o efeito estufa. CFCs foram criados no final dos anos 1920 como propelentes para aerossóis, solventes de limpeza e refrigerantes. Descobriu-se que CFCs destroem o ozônio na atmosfera terrestre, e esforços globais bem-sucedidos foram feitos para interromper sua produção. Apesar disto, as longas vidas dos CFCs sugerem que sua presença na atmosfera pode continuar por mais de 100 anos.