Το φαινόμενο του θερμοκηπίου των αερίων του θερμοκηπίου οφείλεται στην ικανότητά τους να απορροφούν υπέρυθρες ακτίνες (ένα είδος θερμικής ακτινοβολίας). Η ικανότητα των αερίων του θερμοκηπίου να απορροφούν υπέρυθρες ακτίνες καθορίζεται από τη μοριακή δομή τους. Υπάρχουν μη πολικοί ομοιοπολικοί δεσμοί και πολικοί ομοιοπολικοί δεσμοί στο μόριο. Τα μόρια χωρίζονται επίσης σε πολικά μόρια και μη πολικά μόρια. Η δύναμη της μοριακής πολικότητας μπορεί να εκφραστεί από τη στιγμή δίπολου μ. Μόνο δονήσεις με μεταβαλλόμενες ροπές διπόλου μπορούν να προκαλέσουν παρατηρήσιμα φάσματα απορρόφησης υπερύθρων. Τα μόρια με στιγμές διπολίου είναι ενεργά υπερύθρων. ενώ οι μοριακοί κραδασμοί με Δμ=0 δεν μπορούν να παράγουν υπέρυθρη απορρόφηση κραδασμών, είναι μη υπέρυθροι ενεργοί. [1] Με άλλα λόγια, τα αέρια θερμοκηπίου είναι υπέρυθρα ενεργά μόρια με τις στιγμές διπόλων, έτσι έχουν τη δυνατότητα να απορροφήσουν υπέρυθρη και να διατηρήσουν την υπέρυθρη θερμότητα.
Το κύριο αέριο του θερμοκηπίου στην ατμόσφαιρα είναι οι υδρατμοί (H2O). Το φαινόμενο του θερμοκηπίου που παράγεται από τους υδρατμούς αντιπροσωπεύει περίπου το 60%-70% του συνολικού φαινομένου του θερμοκηπίου, ακολουθούμενη από διοξείδιο του άνθρακα (CO2), το οποίο αντιπροσωπεύει περίπου το 26%, και το άλλο είναι όζον (O₃), μεθάνιο (CH₄), οξείδιο του αζώτου (N2O), υπερφθοράνθρακες (PFC), υδροφθοράνθρακες (HFC), χλωροφθοράνθρακες (HCFC) και εξαφθοριούχο θείο (SF6) κ.λπ., κ.λπ.