Le dioxyde de carbone est un gaz incolore qui représente une infime fraction de l'atmosphère, mais qui exerce une influence considérable sur le climat. Les plantes l'absorbent lors de la photosynthèse ; les animaux et les humains le rejettent par la respiration. La combustion du charbon, du pétrole et du gaz naturel y contribue de manière significative.

Gaz à effet de serre, le dioxyde de carbone absorbe le rayonnement infrarouge émis par la surface terrestre et en réémet une partie vers le bas. Il en résulte un réchauffement de la basse atmosphère. Sa concentration est passée d'environ 280 parties par million avant l'ère industrielle à plus de 420 parties par million aujourd'hui.

Les carottes de glace et les mesures directes permettent de suivre cette augmentation. Les gaz se mélangent à l'échelle mondiale, de sorte que les émissions, où qu'elles se produisent, affectent la planète entière. Les océans en absorbent une part importante, ce qui abaisse leur pH et perturbe la vie marine.

La réduction des émissions demeure un axe central des politiques climatiques à l'échelle mondiale.