เกิดจากมีแก๊สบางชนิดในบรรยากาศมากขึ้น เช่น คาร์บอนไดออกไซด์ มีเทน ไนตรัสออกไซด์ คลอโรฟลูออโรคาร์บอน แก๊สเหล่านี้จะดูดกลืนรังสีความร้อนที่โลก เมฆ และแก๊สในบรรยากาศปล่อยออกมา แล้วคายรังสีความร้อนกลับคืนสู่ผิวโลกและบรรยากาศ ทำให้อากาศบริเวณผิวโลกอบอุ่นหรือร้อนขึ้น

ในชั้นบรรยากาศของโลกประกอบด้วยแก๊สต่างๆ หลายชนิด แต่ละชนิดมีการเปลี่ยนแปลงเพิ่มขึ้น และลดลงตามคุณสมบัติทางเคมีของแก๊สแต่ละชนิด ดังนั้น แก๊สที่มีมากเกินสมดุลของชั้นบรรยากาศจะสะสมอยู่ในชั้นบรรยากาศ แก๊สบางชนิดสามารถสะสมอยู่ในชั้นบรรยากาศได้นานหลายร้อยปี บางชนิดสะสมอยู่ได้ในเวลาเพียงไม่กี่ปีก็สลายไป

แก๊สเรือนกระจกที่กล่าวถึงนี้ก็เช่นกัน เนื่องจากมันมีปริมาณที่มากเกินสมดุลในชั้นบรรยากาศ มันจึงสะสมอยู่ในชั้นบรรยากาศ และสะสมอยู่ได้เป็นเวลานานหลายปี

เราอาจแบ่งแก๊สเรือนกระจกได้เป็นสองพวกตามอายุการสะสมอยู่ในชั้นบรรยากาศ คือ พวกที่มีอายุการสะสมอยู่ในชั้นบรรยากาศไม่นาน เนื่องจากแก๊สเหล่านี้สามารถทำปฏิกิริยาได้ดีกับไอน้ำ หรือแก๊สอื่นๆ จึงทำให้มันมีอายุสะสมเฉลี่ยสั้น ส่วนอีกพวกหนึ่งเป็นแก๊สเรือนกระจกซึ่งมีอายุสะสมเฉลี่ยนานหลายปี เช่น แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ แก๊สมีเทน แก๊สไนตรัสออกไซด์ และแก๊สคลอโรฟลูออโรคาร์บอน เป็นต้น

แก๊สเหล่านี้นับเป็นแก๊สที่เป็นตัวการหลักของการเกิดภาวะเรือนกระจก เนื่องจากมันมีอายุสะสมเฉลี่ยยาวนาน และสามารถดูดกลืนรังสีอินฟราเรดได้ดีกว่าแก๊สเรือนกระจกอื่นๆ ทั้งยังส่งผลกระทบให้ผิวโลกมีอุณหภูมิสูงขึ้นโดยทางอ้อมได้ด้วย แม้ว่าจะมีการรณรงค์เพื่อลดการปลดปล่อยแก๊สเรือนกระจกกันอย่างกว้างขวาง แต่อัตราการเพิ่มปริมาณแก๊สเรือนกระจก ก็ยังมีมากขึ้นซึ่งการเพิ่มขึ้นนี้เป็นผลมาจากฝีมือมนุษย์ทั้งสิ้น