Efectul de seră al gazelor cu efect de seră se datorează capacității lor de a absorbi infraroșu (un fel de radiație termică). Capacitatea gazelor cu efect de seră de a absorbi razele infraroșii este determinată de structura lor moleculară. Există legături covalente non-polare și legături covalente polare în moleculă. Moleculele sunt, de asemenea, împărțite în molecule polare și molecule non-polare. Puterea polarității moleculare poate fi exprimată prin momentul dipol μ. Numai vibrațiile cu momente dipol în schimbare pot provoca spectre observabile de absorbție în infraroșu. Moleculele cu momente dipol sunt active în infraroșu; în timp ce vibrațiile moleculare cu Δμ=0 nu pot produce absorbția vibrațiilor în infraroșu, ele sunt active non-infraroșu. [1] Cu alte cuvinte, gazele cu efect de seră sunt molecule active în infraroșu cu momente dipol, astfel încât acestea au capacitatea de a absorbi infraroșu și de a păstra căldura infraroșie.
Principalul gaz cu efect de seră din atmosferă este vaporii de apă (H2O). Efectul de seră produs de vaporii de apă reprezintă aproximativ 60%-70% din efectul global de seră, urmat de dioxidul de carbon (CO₂), care reprezintă aproximativ 26 %, iar celălalt este ozonul (O₃), metanul (CH₄), oxidul de azot (N₂O), perfluorocarburile (PFC), hidrofluorocarburile (HFC), clorofluorocarburile (HCFC) și hexafluorura de sulf (SF6) etc.