Het broeikaseffect van broeikasgassen is te wijten aan hun vermogen om infrarood (een soort thermische straling) te absorberen. Het vermogen van broeikasgassen om infraroodstralen te absorberen wordt bepaald door hun moleculaire structuur. Er zijn niet-polaire covalente bindingen en polaire covalente bindingen in het molecuul. Moleculen zijn ook onderverdeeld in polaire moleculen en niet-polaire moleculen. De sterkte van de moleculaire polariteit kan worden uitgedrukt door het dipoolmoment μ. Alleen trillingen met veranderende dipoolmomenten kunnen waarneembare infraroodabsorptiespectra veroorzaken. Moleculen met dipoolmomenten zijn infrarood actief; terwijl moleculaire trillingen met Δμ=0 geen infraroodtrillingsabsorptie kunnen produceren, zijn ze niet-infrarood actief. [1] Met andere woorden, broeikasgassen zijn infrarood actieve moleculen met dipoolmomenten, dus ze hebben het vermogen om infrarood te absorberen en infraroodwarmte te behouden.
Het belangrijkste broeikasgas in de atmosfeer is waterdamp (H2O). Het broeikaseffect geproduceerd door waterdamp is goed voor ongeveer 60%-70% van het totale broeikaseffect, gevolgd door kooldioxide (CO₂), die goed is voor ongeveer 26%, en de andere is ozon (O₃), methaan (CH₄), lachgas (N₂O), perfluorkoolwaterstoffen (PFK's), fluorkoolwaterstoffen (HFK's), chloorfluorkoolwaterstoffen (HCFK's) en zwavelhexafluoride (SF6), enz.