Zonlicht verwarmt het aardoppervlak. Het oppervlak straalt vervolgens infraroodstraling naar boven uit. Bepaalde gassen in de atmosfeer absorberen een deel van die infraroodstraling en zenden deze weer uit in alle richtingen, ook terug naar de grond. De resulterende opwarming is het broeikaseffect.

Zonder dit natuurlijke proces zou de gemiddelde temperatuur op aarde ver onder het vriespunt liggen. Waterdamp, koolstofdioxide, methaan en andere gassen dragen hier allemaal aan bij. Menselijke activiteiten hebben de concentraties van een aantal van deze gassen verhoogd, waardoor het effect versterkt wordt en de wereldwijde temperaturen stijgen.

De naam is afgeleid van het analoge effect van warmteopsluiting in een glazen kas, hoewel de fysieke mechanismen in detail verschillen. Klimaatmodellen simuleren het effect door de absorptie en emissie van straling bij elke golflengte en hoogte te berekenen.

Inzicht in het broeikaseffect is essentieel voor het verklaren van zowel het huidige klimaat als de recente veranderingen daarin.