甲烷、二氧化碳、一氧化二氮是三大温室气体。温室气体指的是大气中能吸收地面反射的长波辐射，并重新发射辐射的一些气体，作用是使地球表面变得更暖，类似于温室截留太阳辐射，并加热温室内空气。
温室气体之所以有温室效应，是由于其本身有吸收红外线（一种热辐射）的能力。温室气体吸收红外线的能力是由其本身分子结构所决定的。在分子中存在着非极性共价键和极性共价键。分子也分为极性分子和非极性分子。分子极性的强弱可以用偶极矩μ来表示。而只有偶极矩发生变化的振动才能引起可观测的红外吸收光谱，则拥有偶极矩的分子就是红外活性的；而Δμ=0的分子振动不能产生红外振动吸收的，则是非红外活性的。也就是说，温室气体是拥有偶极矩的红外活性分子，所以才拥有吸收红外线，保存红外热能的能力。