Skleníkový efekt skleníkových plynov je spôsobený ich schopnosťou absorbovať infračervené žiarenie (druh tepelného žiarenia). Schopnosť skleníkových plynov absorbovať infračervené lúče je určená ich molekulárnou štruktúrou. V molekule sú nepolárne kovalentné väzby a polárne kovalentné väzby. Molekuly sú tiež rozdelené na polárne molekuly a nepolárne molekuly. Sila molekulárnej polarity môže byť vyjadrená dipólovou μ. Iba vibrácie s meniacimi sa dipólmi môžu spôsobiť pozorovateľné infračervené absorpčné spektrá. Molekuly s dipólové momenty sú infračervené aktívne; zatiaľ čo molekulárne vibrácie s Δμ=0 nemôžu vytvárať infračervenú absorpciu vibrácií, nie sú infračervené. Inými slovami, skleníkové plyny sú infračervené aktívne molekuly s dipólovými momentmi, takže majú schopnosť absorbovať infračervené žiarenie a zachovať infračervené teplo.
Hlavným skleníkovým plynom v atmosfére je vodná para (H2O). Skleníkový efekt produkovaný vodou parou predstavuje približne 60 % – 70 % celkového skleníkového efektu, nasleduje oxid uhličitý (CO2), ktorý predstavuje približne 26 %, a druhý je ozón (O₃), metán (CH₄), oxid dusný (N2O), perfluórované uhľovodíky (PFC), fluórované uhľovodíky (HFC), chlórfluórované uhľovodíky (HCFC) a fluorid sírový (SF6) atď.