אפקט החממה של גזי החממה נובע מיכולתם לספוג אינפרא אדום (מעין קרינה תרמית). היכולת של גזי חממה לספוג קרני אינפרא אדום נקבעת על ידי המבנה המולקולרי שלהם. ישנם קשרים קוולנטיים שאינם קוטביים וקשרי קוולנטי קוטב במולקולה. מולקולות מחולקות גם למולקולות קוטביות ומולקולות שאינן קוטביות. עוצמת הקוטביות המולקולרית יכולה לבוא לידי ביטוי ברגע הדיפול μ. רק תנודות עם רגעי דיפול משתנים יכולות לגרום לספקטרום ספיגת אינפרא אדום שניתן לצפות בו. מולקולות עם רגעי דיפול הן פעילות אינפרא אדום; בעוד תנודות מולקולריות עם Δμ=0 אינן יכולות לייצר ספיגת רטט אינפרא-אדום, הן פעילות שאינן אינפרא-אדום. במילים אחרות, גזי חממה הם מולקולות אינפרא אדום פעילות עם רגעי דיפול, כך שיש להם את היכולת לספוג אינפרא אדום ולשמור על חום אינפרא אדום.
גז החממה העיקרי באטמוספירה הוא אדי מים (H2O). אפקט החממה המיוצר על ידי אדי מים מהווה כ-60%-70% מכלל אפקט החממה, ואחריו פחמן דו-חמצני (CO₂), המהווה כ-26%, והשני הוא אוזון (O₃), מתאן (CH₄), ניט תחמוצת דם (N₂O), perfluorocarbons (PFCs), פחמימנים הידרופלואורוקרבונים (HFCs), כלורופלואורוקרבונים (HCFCs) והקספלואוריד גופרית (SF6) וכו '.