Siltumnīcas stikls aiztur siltumenerģiju tādā pašā veidā, kā Zemes atmosfēra uztur planētu siltu: izmantojot gaismas viļņu transformāciju un gaisa konvekciju siltumnīcā. Saules starojums sasniedz siltumnīcu, iziet cauri stiklam, un to absorbē zeme un augi. Viņi to pārvērš siltumenerģijā, kas nevar izplūst caur stiklu. Gaiss siltumnīcā tiek uzturēts silts ar konvekciju, kas vienkārši nozīmē, ka siltāks gaiss pie zemes paceļas uz augšu, bet vēsāks gaiss pie siltumnīcas griestiem nokrīt. Tā kā stikls notur gaisu iekšā, konvekcijas process ļauj gaisam absorbēt arvien vairāk siltuma katru reizi, kad tas paceļas un nolaižas.
Saule nodrošina trīs pamata gaismas viļņu veidus: ultravioletos (UV) viļņus, redzamās gaismas viļņus un infrasarkanās gaismas viļņus. Katram no šiem gaismas viļņiem ir salīdzinoši īss viļņa garums, un tas viegli iziet cauri lielākajai daļai stikla veidu, tostarp siltumnīcas stikla. Nokļūstot siltumnīcā, viļņus absorbē augi un zeme, kur tos izmanto fotosintēzei un pārvērš siltuma vai siltumenerģijā. Tā kā siltumenerģijai ir daudz garāks viļņa garums nekā gaismas viļņiem, tā nevar iziet cauri stiklam un paliek iesprostoti iekšpusē. To sauc par siltumnīcas efektu; tas ir tas pats process, kas uztur Zemi siltu un padara automašīnas iekšpusi karstu saulainā dienā.
Kopā ar gaismas viļņu transformāciju cits process, ko sauc par konvekciju, palīdz uzturēt siltumu siltumnīcā. Zemei un augiem vistuvāk esošo gaisu sasilda izstarojošā siltumenerģija; tā kā siltais gaiss ir vieglāks par vēsu gaisu, tas dabiski paceļas. Atmosfērā siltais gaiss galu galā sasniegs augstumu, kurā tas atkal tiks atdzesēts. Tomēr stikls siltumnīcā aiztur gaisu, pirms tas var sasniegt šo augstumu un pilnībā atdzist. Tā kā gaiss siltumnīcā nepārtraukti paceļas un nokrīt, tas saglabā siltumu un katru reizi kļūst nedaudz siltāks.
Termins “siltumnīcas stikls” parasti attiecas gan uz īsto stiklu, gan uz polikarbonāta plastmasu, ko izmanto arī siltumnīcu celtniecībā. Stikls un caurspīdīga plastmasa darbojas būtībā vienādi, ļaujot gaismai iziet cauri, bet aizturot siltumu iekšpusē. Izvēle, vai izmantot stiklu vai plastmasu, būs atkarīga no būvējamās konstrukcijas veida, projektam pieejamās naudas summas un paredzamā konstrukcijas kalpošanas laika. Plastmasas parasti ir vieglākas un lētākas, taču nav tik izturīgas pret laikapstākļiem un vecumu. Stikla siltumnīcas parasti ir daļēji pastāvīgas konstrukcijas, kuru celtniecība sākotnēji maksās vairāk, taču laika gaitā tās izturēs labāk.
Galvenā atšķirība starp siltumnīcas stiklu un parasto stiklu ir tam uzklātā pārklājuma jeb stiklojuma veids. Siltumnīcas stikls parasti ir rūdīts drošības labad, kas nozīmē, ka tas ir laminēts, līdzīgi kā automašīnas vējstikls; ja tas saplīst, tas sabrūk mazos gabaliņos ar salīdzinoši gludām malām, kuras mazāk sagriežas nekā lielas, robainas lauskas. Rūdīts stikls ir ļoti ieteicams lietošanai siltumnīcās, jo stikls tiks uzstādīts virs galvas un tiks pakļauts vējam, krusai un sniega svara radītajam stresam vēsākā klimatā.
Turklāt šāda veida stiklam var būt izmantots zema E līmeņa stiklojums. Low-E stiklojums ir plāns, daļēji caurspīdīgs metāla slānis, kas atstaro lielāko daļu UV un nedaudz infrasarkanās gaismas atpakaļ atmosfērā, vienlaikus ļaujot redzamajai gaismai iekļūt siltumnīcā. Bloķējot intensīvākos UV viļņus, zema E līmeņa stikls var aizsargāt maigos stādus no pārāk liela saules starojuma saņemšanas. Tas arī palīdz uzturēt nemainīgāku temperatūru siltumnīcā, bloķējot dažus ienākošos infrasarkanos vai karstuma viļņus. Ar pareizu ventilāciju zema E līmeņa stikls var palīdzēt novērst siltumnīcas pārkaršanu.