Το φαινόμενο του θερμοκηπίου της υπερθέρμανσης του πλανήτη συμβαίνει όταν τα υπερβολικά αέρια, γνωστά ως αέρια του θερμοκηπίου, παγιδεύονται στην κατώτερη ατμόσφαιρα της Γης, εμποδίζοντας τη διαφυγή θερμότητας στο διάστημα. Τα αέρια του θερμοκηπίου επιτρέπουν στο φως να εισέλθει, αλλά εμποδίζουν τη διαφυγή της θερμότητας, παρόμοια με τη σχεδίαση ενός θερμοκηπίου. Όσο περισσότερα αέρια θερμοκηπίου παραμένουν στην ατμόσφαιρα, τόσο περισσότερη θερμότητα παραμένει στην ατμόσφαιρα. Με την πάροδο του χρόνου, αυτό το φαινόμενο του θερμοκηπίου της υπερθέρμανσης του πλανήτη κάνει τον πλανήτη θερμότερο.
Ένα από τα πιο διαδεδομένα αέρια του θερμοκηπίου είναι οι υδρατμοί, μαζί με το διοξείδιο του άνθρακα και άλλα ιχνοαέρια. Η Γη έχει ένα φυσικό φαινόμενο του θερμοκηπίου και χωρίς αυτό, η θερμοκρασία του πλανήτη θα ήταν περίπου 0 βαθμοί Φαρενάιτ (περίπου -18 βαθμοί Κελσίου). Αυτή η υπόθεση χρονολογείται από τη δεκαετία του 1820 όταν ο Joseph Fournier συνειδητοποίησε ότι ο πλανήτης θα ήταν εξαιρετικά ψυχρός χωρίς ατμόσφαιρα. Στη δεκαετία του 1890, ο Σουηδός χημικός Svante Arrhehius συνειδητοποίησε ότι οι άνθρωποι μπορούν να αυξήσουν το φαινόμενο του θερμοκηπίου δημιουργώντας διοξείδιο του άνθρακα. Η υπερθέρμανση του πλανήτη, στη συνέχεια, προκύπτει από την απόρριψη πρόσθετων αερίων του θερμοκηπίου.
Ορισμένα αέρια του θερμοκηπίου δημιουργούνται ως αποτέλεσμα των ενεργειών των ανθρώπων. Η καύση άνθρακα, πετρελαίου και φυσικού αερίου, στέλνει διοξείδιο του άνθρακα στον αέρα και η αποψίλωση των δασών επιδεινώνει τις επιπτώσεις της. Επιβλαβή αέρια θερμοκηπίου απελευθερώνονται επίσης στην ατμόσφαιρα ως αποτέλεσμα χημικών ουσιών που βρίσκονται σε αεροζόλ, ψυγεία και φλιτζάνια από φελιζόλ. Η απελευθέρωση επικίνδυνων αερίων του θερμοκηπίου επηρεάζει το περιβάλλον καθώς μικροσκοπικά κομμάτια των αερίων μπορεί να διατηρηθούν σε μεγάλη ποσότητα θερμότητας. Από τη Βιομηχανική Επανάσταση, οι άνθρωποι έχουν αυξήσει το επίπεδο του διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα κατά 30 τοις εκατό, και μεγάλες κλιματικές αλλαγές που στο παρελθόν χρειάστηκαν αιώνες συνέβησαν σε διάστημα μερικών μόνο δεκαετιών.
Καθώς περισσότερη θερμότητα κλειδώνεται μέσα στην ατμόσφαιρα της Γης λόγω του φαινομένου του θερμοκηπίου της υπερθέρμανσης του πλανήτη, ορισμένοι επιστήμονες προβλέπουν ότι τα καλοκαίρια και οι χειμώνες σε όλο τον κόσμο μπορεί να γίνουν θερμότεροι. Οι υψηλότερες θερμοκρασίες μπορεί να επηρεάσουν τις καλλιέργειες, καθώς ορισμένα τρόφιμα δεν αναπτύσσονται τόσο καλά στη ζέστη. Επίσης, το φαινόμενο του θερμοκηπίου της υπερθέρμανσης του πλανήτη μπορεί να προκαλέσει την τήξη των πολικών καλυμμάτων, γεγονός που αναγκάζει την στάθμη της θάλασσας να ανέβει. Η υψηλότερη στάθμη της θάλασσας μπορεί να προκαλέσει όλεθρο στον πλανήτη μέσω της πλημμύρας σε χαμηλά παράκτια εδάφη.
Ενώ ορισμένες περιοχές θα πλημμυρίσουν, το φαινόμενο του θερμοκηπίου της υπερθέρμανσης του πλανήτη μπορεί επίσης να προκαλέσει ξήρανση άλλων τμημάτων της Γης. Αυτό θα αλλάξει τα οικοσυστήματα της Γης, αλλάζοντας τις περιοχές στις οποίες μπορούν να υπάρχουν φυτά και ζώα. Με τη σειρά του, αυτό μπορεί να οδηγήσει στον θάνατο ορισμένων ζωικών και φυτικών ειδών.