O dióxido de carbono é criado durante a respiração aeróbica e a queima de combustíveis à base de carbono. Quando animais, incluindo humanos, respiram oxigênio, exalam dióxido de carbono. Quando madeira e combustíveis fósseis (como petróleo e carvão, feitos de formas de vida à base de carbono decompostas e comprimidas) queimam, o carbono no combustível é liberado na atmosfera como dióxido de carbono. Segundo o "Relatório de Emissões de Gases de Efeito Estufa" publicado pela Administração de Informação de Energia dos EUA, "Emissões de dióxido de carbono relacionadas à energia respondem por 98% das emissões de dióxido de carbono dos EUA." Fontes comuns de dióxido de carbono incluem automóveis, usinas elétricas, aviões e fábricas.
CO2 e outros gases de efeito estufa retêm calor na forma de radiação infravermelha, um tipo de radiação emitida pelo sol. Gases de efeito estufa impedem esta radiação de deixar a atmosfera, agindo como um cobertor ao redor da Terra. À medida que mais calor é retido na Terra, as temperaturas sobem. Isso cria um "efeito estufa", que se torna cumulativo à medida que mais calor entra no sistema.
Uma molécula de dióxido de carbono é feita de dois átomos de oxigênio que se ligaram a um átomo de carbono. Devido à estrutura destes átomos, ligações entre carbono e oxigênio são particularmente flexíveis e fortes. Quando a radiação infravermelha tenta deixar a atmosfera da Terra, atinge as ligações, que refletem a radiação de volta à Terra — essencialmente retendo a radiação na atmosfera da Terra.
A Administração Nacional Oceânica e Atmosférica encontrou mais de 380 partes por milhão (ppm) de CO2 na atmosfera. Comparado a aproximadamente 337 ppm em 1978, este número mostra um aumento dramático de dióxido de carbono em pouco mais de 30 anos. Vasta e amplamente supera a quantidade de óxido nitroso e metano, os dois próximos gases de efeito estufa artificiais mais abundantes. Também excede o limite de 350 ppm que o cientista da NASA James Hansen diz ser a quantidade máxima de CO2 que a Terra pode sustentar sem mudança climática massiva.
Quanto mais CO2 há na atmosfera, mais calor ele retém. Infelizmente, muitas áreas vulneráveis à mudança de temperatura também são vitais para sustentar a biodiversidade. Por exemplo, estuários são cruciais como berçários para muitas espécies de peixes e são sensíveis tanto à temperatura quanto ao aumento do nível do mar resultante do derretimento das calotas polares. Assim, à medida que as temperaturas sobem, espécies que dependem de estuários para nutrir seus filhotes estão em perigo de extinção. O impacto do CO2 neste processo não reside na estrutura da molécula ou suas propriedades, mas em sua abundância.