要搞清楚这个问题，先要明白什么是温室效应。
大约在30多年前，我国北方在冬天是很少吃到新鲜蔬菜的。然而，现在不同了，无论冬夏，人们都能吃到品种繁多的新鲜蔬菜，还能欣赏到盛开的鲜花。这些蔬菜和鲜花怎样度过严寒的冬季呢？
这就是利用了温室效应。人们用玻璃盖成房子，或用透明的塑料薄膜做成大棚，太阳光（短波辐射）可以射进室内或棚内，室内或棚内的空气被“晒”得温度增高后无法与外界流通（它向外的辐射是短波辐射，无法穿过玻璃或薄膜），因而室内或棚内的温度会逐渐增高。这就是温室效应。北方冬季的蔬菜和鲜花就是在这样的一种温暖如春的人造气候里生长的。
地球大气中的二氧化碳、水蒸气和沼气等所起的作用与玻璃和塑料薄膜类似，但也有区别。来自太阳的质量将地球表面加热，地球同时向外辐射同等的能量。如果没有大气，地球将像月球一样寒冷。但地球有大气，其中的水蒸气强烈吸收波长在4～7微米之间的辐射，二氧化碳吸收13～19微米之间的辐射，这几部分辐射留在了接近地面的大气层中，通过复杂的过程，辐射转化为热量，使气温升高。而其余的波长在7～13微米的占70%的辐射进入到了宇宙空间。7～13微米之间的辐射被称为地球大气的“窗口”。
地球从诞生那天起就存在水蒸气和二氧化碳，所以也存在温室效应。如果没有温室效应，地球的平均温度会只有-17℃，比现在的15℃低32℃。金星和火星也存在温室效应。由于温室效应，金星的温度由-46℃升到了477℃，火星的温度由-57℃升到了-47℃。最近100年来，人类活动向大气中排放了大量二氧化碳加剧了温室效应。并且，人类在大工业生产中排放的氯氟烃、甲烷、一氧化碳和臭氧等还吸收波长在7～13微米之间的辐射，堵住了“窗口”，这些都是加剧温室效应的原因。
在人类出现以前，大气中的温室气体（二氧化碳、沼气、等）都是自然生成的；人类出现以后很长一段时间，人类活动所产生的二氧化碳等气体也是非常少的，可以忽略不计。但近100多年来，人类大规模砍伐森林，燃烧煤、石油、天然气等矿物燃料，向大气中排放了大量二氧化碳，从而提高了温室气体的浓度，导致全球气温升高。严格说来，这是在自然温室气体浓度之上增加的“增强温室效应”，但一般情况下，将“增强”二字省去。
可以肯定地说，最近100多年来大气中的二氧化碳浓度是逐渐提高的，据估计其提高的幅度已达到25%。那么100年来气温是不是因此而升高了呢？
判断气温是否升高，不能根据一时一地的冷暖变化，更不能凭感觉。要根据全球众多气象台（站）几十年、上百年的观测资料才能作出判断。
为此，科学家们采用了全球2000多个陆地观测站的大约1亿个数据，以及6000万个海洋观测数据，并对城市热岛效应、海洋观测方法的改变所造成的影响等作了验证，最后建立了一个比较可靠的气温变化序列。根据这个序列所绘制的近100多年的气温变化图。从这个图可以看出，1981～1990年全球平均气温比100年前的1861～1880年上升了0.48℃，因此可以认为近100年来全球气候是在变暖。
从这个图还可以看出，气候变暖不是随时间均匀变化的，而是跳跃性变动的。从1895年前后到1915年，气温还略有下降；从1915年到1940年气温急剧升高；1940年到1975年左右气温变化不大（略有下降，北半球尤甚）；从70年代末到90年代气温又急剧增高。
我国气候与世界气候变化大致相似。20世纪初，气温逐年上升，到40年代达到最高值。从50年代到70年代末我国气温总的趋势是下降，1955～1962年有一个短暂回升，1963年又开始下降，并一直持续到70年代末。从80年代初开始，气温持续升高。
这就又产生了一个问题——大气中二氧化碳的浓度是逐渐提高的，温室效应也应该是逐年增强的，可为什么气候又是跳跃性地变化的呢？而且，1940年以前大气中的二氧化碳的增加是比较少的，而30年代全球却迅速增温；1940～1990年大气中二氧化碳浓度急剧提高，而气温却在缓慢的下降之后于80年代才开始增高。
还有一个值得考虑的因素。15世纪～17世纪是5000年来最冷的时期，被称为“小冰河期”。气温观测开始的1860～1880年正好紧接着“小冰河期”，把现代气温与那个时期比较，可能过高估计了温室效应。
所以，有的人认为，目前气候变暖，温室效应不是全部原因，气候的自然变化也起了很大作用。那么，气候的自然变化和温室效应到底各起了多大作用。我们前面说过，十分遗憾，目前对气候短周期的变化规律还没有掌握，无法作出回答。
另外，人类活动向大气中排放的不仅是温室气体，还有大量的烟尘、粉尘和气溶胶。一些自然因素，如火山爆发、土地沙化和岩石风化、海水蒸气等也向空中散发这些颗粒物，它们阻挡太阳光到达地面，形成“阳伞效应”，可以在一定程度上抵消温室效应的作用。这使得人类活动对气候的影响复杂化，我们更难以对这种影响作出准确预测。
科学家们为了探讨温室效应到底对气候会产生怎样的影响，做了大量的模拟实验，可这些实验都是建立在一系列假定条件基础上的，假定条件稍作改变，结论就很不一样。例如，地球表面大部分都被海水覆盖，温室效应使地表温度增高，势必引起海水大量蒸发。在高空气温略有下降的情况下，云量会大量增加，阻挡太阳光到达地面，从而导致地表温度下降。这是一个负反馈过程。这个过程到底是怎样的呢？多大的温室气体浓度会引起多少海水蒸发？海水的蒸发与云量的增加及气温的下降是什么关系？这些问题在模拟实验中都没有得到可信的结论。所以，对于气候变化与温室效应问题，我国学者王明星说：“气候变化预测是一个科学难题，是一项长远的基础性工作，决不可因国际上C02问题闹得沸沸扬扬而蜂拥而上，甚至一些非专业人员也要放弃熟悉的本行而来啃这块硬骨头。另一方面，既然是难题就不要指望在三五年内解决问题，不应急功近利，提出不切实际的目标，而需要真正的专家组织精干力量脚踏实地，一步一步地攻关。”