Το γυαλί θερμοκηπίου παγιδεύει τη θερμική ενέργεια με τον ίδιο τρόπο που η ατμόσφαιρα της Γης διατηρεί τον πλανήτη ζεστό: μέσω του μετασχηματισμού των κυμάτων φωτός και μέσω της μεταφοράς του αέρα μέσα στο θερμοκήπιο. Η ηλιακή ακτινοβολία φτάνει στο θερμοκήπιο, περνά μέσα από το γυαλί και απορροφάται από το έδαφος και τα φυτά. Το μετατρέπουν σε θερμική ενέργεια, η οποία δεν μπορεί να διαφύγει από το γυαλί. Ο αέρας μέσα στο θερμοκήπιο διατηρείται ζεστός με μεταφορά, που σημαίνει απλώς ότι ο θερμότερος αέρας κοντά στο έδαφος ανεβαίνει και ο ψυχρότερος αέρας κοντά στην οροφή του θερμοκηπίου πέφτει. Επειδή το γυαλί κρατά τον αέρα παγιδευμένο μέσα, η διαδικασία μεταφοράς επιτρέπει στον αέρα να απορροφά όλο και περισσότερη θερμότητα κάθε φορά που ανεβαίνει και πέφτει.
Ο ήλιος παρέχει τρεις βασικούς τύπους κυμάτων φωτός: υπεριώδη κύματα (UV), κύματα ορατού φωτός και κύματα υπέρυθρου φωτός. Κάθε ένα από αυτά τα κύματα φωτός έχει σχετικά μικρό μήκος κύματος και θα περάσει εύκολα από τους περισσότερους τύπους γυαλιού, συμπεριλαμβανομένου του γυαλιού θερμοκηπίου. Μόλις μπουν στο θερμοκήπιο, τα κύματα απορροφώνται από τα φυτά και το έδαφος, όπου χρησιμοποιούνται για φωτοσύνθεση και μετατρέπονται σε θερμική ή θερμική ενέργεια. Επειδή η θερμική ενέργεια έχει πολύ μεγαλύτερο μήκος κύματος από τα κύματα φωτός, δεν μπορεί να περάσει μέσα από το γυαλί και παραμένει παγιδευμένη μέσα. Αυτό αναφέρεται ως το φαινόμενο του θερμοκηπίου. Είναι η ίδια διαδικασία που κρατά τη Γη ζεστή και κάνει το εσωτερικό ενός αυτοκινήτου ζεστό μια ηλιόλουστη μέρα.
Μαζί με τον μετασχηματισμό των κυμάτων φωτός, μια άλλη διαδικασία που ονομάζεται συναγωγή βοηθά στη διατήρηση της ζεστασιάς μέσα σε ένα θερμοκήπιο. Ο αέρας που βρίσκεται πιο κοντά στο έδαφος και τα φυτά θερμαίνεται από την ακτινοβολούμενη θερμική ενέργεια. Δεδομένου ότι ο θερμός αέρας είναι ελαφρύτερος από τον ψυχρό αέρα, ανεβαίνει φυσικά. Στην ατμόσφαιρα, ο ζεστός αέρας θα φτάσει τελικά σε ένα ύψος όπου θα ψυχθεί ξανά. Ωστόσο, το γυαλί στο θερμοκήπιο παγιδεύει τον αέρα πριν φτάσει σε αυτό το ύψος και κρυώσει εντελώς. Καθώς ο αέρας συνεχώς ανεβαίνει και πέφτει μέσα στο θερμοκήπιο, διατηρεί τη θερμότητά του και θερμαίνεται ελαφρώς κάθε φορά.
Ο όρος «γυαλί θερμοκηπίου» αναφέρεται συνήθως τόσο σε αληθινό γυαλί όσο και σε πολυανθρακικά πλαστικά που χρησιμοποιούνται επίσης για την κατασκευή θερμοκηπίων. Το γυαλί και το διαφανές πλαστικό λειτουργούν βασικά με τον ίδιο τρόπο, επιτρέποντας στο φως να περάσει, αλλά παγιδεύοντας τη θερμότητα μέσα. Η επιλογή του αν θα χρησιμοποιηθεί γυαλί ή πλαστικό θα εξαρτηθεί από τον τύπο της κατασκευής, το διαθέσιμο χρηματικό ποσό για το έργο και το χρονικό διάστημα που αναμένεται να διαρκέσει η κατασκευή. Τα πλαστικά είναι γενικά ελαφρύτερα και λιγότερο ακριβά, αλλά δεν είναι τόσο ανθεκτικά στις καιρικές συνθήκες και την ηλικία. Τα γυάλινα θερμοκήπια τείνουν να είναι ημιμόνιμες κατασκευές που θα κοστίσουν περισσότερο για την κατασκευή τους αρχικά, αλλά θα διατηρηθούν καλύτερα με την πάροδο του χρόνου.
Η κύρια διαφορά μεταξύ του θερμοκηπίου και του κανονικού γυαλιού είναι ο τύπος της επικάλυψης ή του υαλοπίνακα που εφαρμόζεται σε αυτό. Το γυαλί θερμοκηπίου είναι συνήθως σκληρυμένο για ασφάλεια, πράγμα που σημαίνει ότι έχει πλαστικοποιηθεί, παρόμοια με ένα παρμπρίζ αυτοκινήτου. αν σπάσει, θρυμματίζεται σε μικρά κομμάτια με σχετικά λείες άκρες που είναι λιγότερο πιθανό να κοπούν από τα μεγάλα, οδοντωτά θραύσματα. Το σκληρυμένο γυαλί συνιστάται ιδιαίτερα για εφαρμογές θερμοκηπίου, καθώς το γυαλί θα τοποθετηθεί πάνω από το κεφάλι και θα υπόκειται σε άνεμο, χαλάζι και καταπόνηση από το βάρος του χιονιού σε ψυχρότερα κλίματα.
Επιπλέον, αυτός ο τύπος γυαλιού μπορεί να έχει εφαρμογή υαλοπίνακα χαμηλού E. Ο υαλοπίνακας Low-E είναι ένα λεπτό, ημιδιαφανές στρώμα μετάλλου που αντανακλά το μεγαλύτερο μέρος της υπεριώδους ακτινοβολίας και λίγο υπέρυθρο φως πίσω στην ατμόσφαιρα, ενώ εξακολουθεί να επιτρέπει στο ορατό φως να διεισδύσει στο θερμοκήπιο. Μπλοκάροντας τα πιο έντονα κύματα υπεριώδους ακτινοβολίας, το γυαλί χαμηλού E μπορεί να προστατεύσει τα τρυφερά σπορόφυτα από τη λήψη υπερβολικής ηλιακής ακτινοβολίας. Βοηθά επίσης στη διατήρηση μιας πιο σταθερής θερμοκρασίας μέσα στο θερμοκήπιο εμποδίζοντας κάποια εισερχόμενα υπέρυθρα ή κύματα καύσωνα. Με τον κατάλληλο εξαερισμό, το γυαλί χαμηλού E μπορεί να βοηθήσει στην πρόληψη της υπερθέρμανσης του θερμοκηπίου.