L'effet de serre comprend un ensemble de phénomènes mettant en jeu des échanges thermiques entre l'atmosphère, le Soleil et la Terre.

La température à la surface de la Terre est le résultat d'un équilibre entre l'énergie que la Terre reçoit et celle qu'elle restitue. Les deux autres moyens par lesquels la Terre se refroidit sont l'évaporation de l'eau des océans et les contacts air-sol, qui réchauffent des masses d'air qui s'élèvent ensuite sous l'action de leur propre chaleur. Les deux origines du chauffage de la surface de la Terre sont d'une part le rayonnement solaire qui atteint le sol, soit 170 W/m² , et d'autre part le rayonnement infrarouge émis par l'atmosphère, soit 320 W/m². C'est grâce à ce dernier rayonnement que la température varie relativement peu la nuit malgré l'absence de rayonnement solaire.