Carbon dioxide là một loại khí không màu, chiếm một phần rất nhỏ trong khí quyển nhưng lại có ảnh hưởng rất lớn đến khí hậu. Thực vật hấp thụ nó trong quá trình quang hợp; động vật và con người thải ra nó qua quá trình hô hấp. Việc đốt than, dầu mỏ và khí tự nhiên làm tăng thêm một lượng lớn khí này.

Là một loại khí nhà kính, carbon dioxide hấp thụ bức xạ hồng ngoại phát ra từ bề mặt Trái đất và phát xạ lại một phần xuống dưới. Kết quả là tầng khí quyển phía dưới ấm hơn. Nồng độ của nó đã tăng từ khoảng 280 phần triệu trước thời kỳ công nghiệp lên hơn 420 phần triệu hiện nay.

Lõi băng và các phép đo trực tiếp theo dõi sự gia tăng này. Khí này hòa trộn trên toàn cầu, vì vậy lượng khí thải ở bất kỳ đâu cũng ảnh hưởng đến toàn bộ hành tinh. Đại dương hấp thụ một phần đáng kể, làm giảm độ pH và gây căng thẳng cho sinh vật biển.

Giảm phát thải vẫn là trọng tâm chính của chính sách khí hậu trên toàn thế giới.