Globālās sasilšanas siltumnīcas efekts rodas, kad liekās gāzes, kas pazīstamas kā siltumnīcefekta gāzes, tiek iesprostoti Zemes zemākajā atmosfērā, neļaujot siltumam izkļūt kosmosā. Siltumnīcefekta gāzes ļauj ienākt gaismai, bet neļauj siltumam izplūst, līdzīgi kā siltumnīcas dizainā. Jo vairāk siltumnīcefekta gāzu paliek atmosfērā, jo vairāk siltuma paliek atmosfērā. Laika gaitā šis globālās sasilšanas siltumnīcas efekts padara planētu siltāku.
Viena no izplatītākajām siltumnīcefekta gāzēm ir ūdens tvaiki, kā arī oglekļa dioksīds un citas mikrogāzes. Zemei ir dabiska siltumnīcas efekts, un bez tā planētas temperatūra būtu aptuveni 0 grādi pēc Fārenheita (apmēram -18 grādi pēc Celsija). Šis priekšnoteikums datēts ar 1820. gadiem, kad Džozefs Furnjē saprata, ka planēta bez atmosfēras būtu ārkārtīgi vēsāka. 1890. gados zviedru ķīmiķis Svante Arhehiuss saprata, ka cilvēki var palielināt siltumnīcas efektu, radot oglekļa dioksīdu. Globālā sasilšana izriet no papildu siltumnīcefekta gāzu izplūdes.
Dažas siltumnīcefekta gāzes rodas cilvēku darbības rezultātā. Ogļu, naftas un dabasgāzes dedzināšana gaisā nosūta oglekļa dioksīdu, un mežu izciršana pastiprina tās sekas. Kaitīgas siltumnīcefekta gāzes izdalās arī atmosfērā ķīmisko vielu rezultātā, kas atrodamas aerosolos, ledusskapjos un putupolistirola glāzēs. Bīstamo siltumnīcefekta gāzu izdalīšanās ietekmē vidi, jo sīkas gāzu daļiņas var saglabāt lielu daudzumu siltuma. Kopš industriālās revolūcijas cilvēki ir paaugstinājuši oglekļa dioksīda līmeni atmosfērā par 30 procentiem, un lielas klimata pārmaiņas, kas pagātnē ir ilgas gadsimtiem, ir notikušas tikai dažu gadu desmitu laikā.
Tā kā globālās sasilšanas siltumnīcas efekta dēļ Zemes atmosfērā tiek bloķēts vairāk siltuma, daži zinātnieki prognozē, ka vasaras un ziemas visā pasaulē var kļūt siltākas. Siltāka temperatūra var ietekmēt labību, jo daži pārtikas produkti neaug tik labi karstumā. Arī globālās sasilšanas siltumnīcas efekts var izraisīt polāro vāciņu kušanu, kas liek celties jūras līmenim. Augstāks jūras līmenis var izraisīt postījumus uz planētas zemu piekrastes zemju applūšanas dēļ.
Lai gan daži apgabali applūdīs, globālās sasilšanas siltumnīcas efekts var izraisīt arī citu Zemes daļu izžūšanu. Tas mainīs Zemes ekosistēmas, mainot teritorijas, kurās var pastāvēt augi un dzīvnieki. Savukārt tas var novest pie atsevišķu dzīvnieku un augu sugu bojāejas.