L'effet de serre est un phénomène naturel causé par certaines molécules présentes dans l'atmosphère terrestre (vapeur d'eau, dioxyde de carbone, ozone, méthane ...).
La surface terrestre est exclusivement chauffée par l'énergie solaire (les sources géothermiques sont 10.000 fois plus faibles). La moitié de cette énergie solaire est captée par la Terre, sachant que le reste est absorbé par l'atmosphère. Une faible partie est réfléchie dans l'espace. La Terre, ainsi chauffée, émet elle aussi un rayonnement, mais dans l'infrarouge. Les molécules de gaz à effet de serre présentes dans l'atmosphère absorbent principalement ces longueurs d'ondes infra-rouges et ré-émettent vers la Terre 80% de cette énergie.
C'est ce piège énergétique qu'on appelle l'effet de serre. Il est à l'origine du maintien de l'eau à l'état liquide sur notre planète et a donc favorisé le développement de la vie sur Terre ; sans lui, la température au sol avoisinerait -18°C.
L'activité humaine est en voie de perturber cet équilibre en augmentant les concentrations de plusieurs gaz à effet de serre, notamment celles du dioxyde de carbone (CO2) et du méthane (CH4).