Ilmaston lämpeneminen kasvihuoneilmiö ilmenee, kun kasvihuonekaasuna tunnetut ylimääräiset kaasut jäävät maapallon alempaan ilmakehään ja estävät lämmön pääsemistä avaruuteen. Kasvihuonekaasut päästävät valoa sisään, mutta estävät lämmön poistumisen, kuten kasvihuone. Mitä enemmän kasvihuonekaasuja ilmakehässä, sitä enemmän lämpöä ilmakehässä. Ajan myötä tämä ilmaston lämpeneminen kasvihuoneilmiö tekee planeetasta lämpimämmän.
Yksi yleisimmistä kasvihuonekaasuista on vesihöyry hiilidioksidin ja muiden höyrykaasujen ohella. Maalla on luonnollinen kasvihuoneilmiö, ja ilman sitä planeetan lämpötila olisi noin 0 astetta Fahrenheit (noin -18 astetta). Tämä lähtökohta juontaa juurensa 1820 -luvulle, jolloin Joseph Fournier tajusi, että planeetta olisi erittäin kylmempi ilman ilmapiiriä. 1890 -luvulla ruotsalainen kemisti Svante Arrhehius tajusi, että ihminen voi lisätä kasvihuoneilmiötä luomalla hiilidioksidia. Ilmaston lämpeneminen johtuu sitten ylimääräisten kasvihuonekaasujen päästöstä.
Jotkut kasvihuonekaasut syntyvät ihmisten toiminnan seurauksena. Kivihiilen, öljyn ja maakaasun polttaminen lähettää hiilidioksidia ilmaan ja metsien hävittäminen pahentaa sen vaikutuksia. Myös haitallisia kasvihuonekaasuja vapautuu ilmakehään aerosoleista, jääkaapista ja styrox -kupeista löydettyjen kemikaalien seurauksena. Vaarallisten kasvihuonekaasujen vapautuminen vaikuttaa ympäristöön, sillä pienet palat kaasuista voivat pitää suuren määrän lämpöä. Teollisen vallankumouksen jälkeen ihmiset ovat nostaneet ilmakehän hiilidioksidipitoisuutta 30 prosenttia, ja suuria ilmastonmuutoksia, jotka ovat menneisyydessä kestäneet vuosisatoja, on tapahtunut vain muutaman vuosikymmenen aikana.
Kun maapallon ilmakehän sisälle lämpenee enemmän lämpöä ilmaston lämpenemisen aiheuttaman kasvihuoneilmiön vuoksi, jotkut tutkijat ennustavat, että kesät ja talvet ympäri maailmaa voivat tulla lämpimämpiä. Lämpimät lämpötilat voivat vaikuttaa viljelykasveihin, koska tietyt elintarvikkeet eivät kasva yhtä hyvin lämmössä. Myös ilmaston lämpeneminen kasvihuoneilmiö voi aiheuttaa napahattujen sulamisen, mikä pakottaa merenpinnan nousemaan. Korkeampi merenpinta voi aiheuttaa tuhoa planeetalle tulvien takia matalilla rannikkoalueilla.
Vaikka jotkut alueet tulvivat, ilmaston lämpeneminen kasvihuoneilmiö voi myös aiheuttaa maapallon muiden osien kuivumisen. Tämä muuttaa maapallon ekosysteemejä ja muuttaa alueita, joilla kasvit ja eläimet voivat esiintyä. Tämä voi puolestaan johtaa tiettyjen eläin- ja kasvilajien kuolemaan.