कार्बन डाइऑक्साइड एक रंगहीन गैस है जो वायुमंडल का एक छोटा सा हिस्सा है, फिर भी जलवायु पर इसका व्यापक प्रभाव पड़ता है। पौधे प्रकाश संश्लेषण के दौरान इसे अवशोषित करते हैं; जानवर और मनुष्य श्वसन के माध्यम से इसे छोड़ते हैं। कोयला, तेल और प्राकृतिक गैस जलाने से इसकी मात्रा में काफी वृद्धि होती है।

ग्रीनहाउस गैस होने के नाते, कार्बन डाइऑक्साइड पृथ्वी की सतह से निकलने वाली अवरक्त विकिरण को अवशोषित करती है और उसका कुछ हिस्सा नीचे की ओर पुनः उत्सर्जित करती है। परिणामस्वरूप, वायुमंडल का निचला भाग गर्म हो जाता है। औद्योगिक युग से पहले इसकी सांद्रता लगभग 280 पार्ट्स प्रति मिलियन थी, जो आज बढ़कर 420 से अधिक हो गई है।

बर्फ के नमूनों और प्रत्यक्ष मापों से इस वृद्धि का पता लगाया जा सकता है। यह गैस वैश्विक स्तर पर फैलती है, इसलिए कहीं भी होने वाला उत्सर्जन पूरे ग्रह को प्रभावित करता है। महासागर इसका एक महत्वपूर्ण हिस्सा अवशोषित कर लेते हैं, जिससे उनका पीएच स्तर कम हो जाता है और समुद्री जीवन पर दबाव पड़ता है।

उत्सर्जन को कम करना विश्व स्तर पर जलवायु नीति का एक प्रमुख केंद्रबिंदु बना हुआ है।