以往相当长的一段时间内，地球大气中的二氧化碳含量基本上是一个定值，大约为290克/吨。然而，随着工业的发展，煤炭、石油、天然气等燃料的燃烧释放出大量的热量，同时又产生了大量的二氧化碳，加之人口的巨量增长和对森林的不断砍伐，使地球大气中二氧化碳的含量增加了25％以上。
温室效应导致冰川融化二氧化碳可以防止地表热量辐射到太空中，具有调节地球气温的功能。如果没有二氧化碳，地球的年平均气温会比今天降低20℃；但是，超量的二氧化碳却使地球仿佛捂在一座玻璃暖棚里，温度会逐渐升高，这就是所谓的“温室效应”。
电脑模拟显示，在今后50年内，地球大气中的二氧化碳将增加1倍，地球气温将升高3～5℃，两极地区可能升高10℃。这就是说，地球气候将会明显变暖。
其实，除了二氧化碳，其他诸如臭氧、甲烷、氟利昂、一氧化二氮等都是大气温室效应的主要贡献者，它们被统称为“温室气体”。只是由于二氧化碳是大气中含量最多的温室气体，科学家才更关注于它。
现在，已有人将甲烷视作比二氧化碳更危险的温室气体，因为它会吸收地球表面的红外线，具有很强的阻止热扩散能力，因而对温室效应起了很大的推动作用。甲烷的来源十分广泛，在开采石油、天然气和煤的过程中，它是作为一种副产品进入大气中的。另外，世界各地的牛因肠胃气胀每天要排泄相当数量的甲烷，仅此一项，每年就要产生5000万吨甲烷。如果把世界上所有的牛、马、骆驼、羊、猪以及白蚁都加以计算，全世界每年至少要生产5亿吨甲烷。
目前，大气中的甲烷含量仍以每年1%～2％的速率增加，这使科学家们大伤脑筋，因为它的效率可能是二氧化碳的20倍。由于大部分甲烷来自自然过程，因此减少甲烷的散发可能比控制二氧化碳更为艰难。科学家们不无忧虑地指出：如果以目前的速度发展下去，几十年内甲烷的作用在温室效应中将占50％。
在太阳系中，金星处于水星和地球之间，它的直径、质量、密度和表面重力这几项数值与地球十分接近，因此，人们曾把金星视作地球的“孪生姐妹”，直到测量了金星的表面温度以后，才改变了这种看法。由于金星比地球离太阳更近，天文学家预料到它的温度会比地球高。但是，20世纪50年代，通过射电测量到金星的表面温度为300℃，使天文学家感到十分惊讶，因为这比他们预料的要高出上百摄氏度。之所以导致这种错误，是因为当时尚不知道金星的大气成分，没有考虑温室效应的缘故。其实，射电天文测量的温度值还偏低，20世纪60年代拉开的航天探测行星的序幕，才一识金星的“庐山真面目”。
1962年，美国“水手二号”金星探测器测量到金星的表面温度是480℃，这比离太阳更近的水星白昼温度还要高近50℃，是太阳系中最热的一颗行星。原来，这是金星大气温室效应的结果。金星大气成分97％是二氧化碳，这层厚厚的酸性云层虽然阻碍了太阳辐射的穿透，但更强烈地阻止了金星表面的热辐射散逸，形成了一个全球性的高效率“大温室”，使金星成为浓云下不见天日的热宫。此外，温室效应还使金星的昼夜温差甚小，夜间温度也降不下来多少，几乎和白天一样闷热，这一点和水星大不一样。
金星的今天会不会是地球的明天呢？科学家们似乎从金星上看到了地球的悲哀。
了解金星的温室效应，对我们如何防止地球气候变暖和环境恶化，应该说不无参考价值。温室效应造成的地球气温的升高，将会导致气候形态的重大改变，导致某些地区雨量增加，某些地区出现干旱，飓风力量增强，出现频率也将提高。更令人担忧的是，气温升高，将使两极地区冰川融化，海平面升高，全世界将有不少沿海城市、岛屿、平原、低洼地区面临海水上涨的威胁，甚至被海水吞没。
在正常气候下，地球上各种形态的水呈一种动态平衡。南北极以冰川的形式，储水极为丰富。南极冰层平均厚1700米，最厚处达4000米，储水量相当于全世界各大洲湖泊河流水量的200倍。假如南极冰川全部融化，全世界海平面将上升70米。即使仅融化1/10，也将使整个地球海平面上升约7米。根据预测，到21世纪中叶，地表温度升高1.5～4.5℃，海平面将上升0.25～1.4米。
当然，“几家欢乐几家愁”，温室效应给各个局部地区所带来的后果也不尽相同。以下是这些地区的可能后果：加拿大，安大略富庶的农田由于降雨量的减少引起粮食歉收；科罗拉多河，水位下降，在美国包括加利福尼亚在内的8个州，农业、供水、发电将遭到破坏；美国中西部，干热的夏天使农田遭到损害；西欧，温暖的墨西哥湾流可能不会受到温室效应的干扰；格陵兰岛，一些冰层溶化，使海平面升高0.15～0.3米；北极圈，在西伯利亚、阿拉斯加、白令海和加拿大群岛的港口成为不冻港，提高了商运能力；中国，边远地带的农田变得多雨，可提高产量；印度和孟加拉，这两个国家遭到更多的台风和洪水的袭击；非洲，热雨带向北移，干燥的乍得、苏丹和埃塞俄比亚变得湿润；南极洲，由于雪和冷雨的增加，使冰层加厚，并阻碍由于温室效应产生的海平面上升。
无论如何，二氧化碳在今天地球的温度上升过程中，起着举足轻重的作用，因此，人们称它为温室效应的“罪魁祸首”。在加拿大多伦多市召开的一次国际会议上，科学家们一致认为，在今后20年内，工业国家应将二氧化碳的释放量减少20％，不过以美国为首的一些国家则争辩道，这样会使他们付出昂贵的代价。
但是，英国和德国的三位经济学家所作的一项研究表明，发达国家大量减少二氧化碳的释放量并不会花很多费用，因为近年来工业国家的经济结构正在发生重要变化，工业部门都在逐步使用新设备对旧工厂进行更新换代，如果在更新设备的同时也考虑到二氧化碳的释放问题，岂非一举两得？
他们指出，新设备不仅可以更有效地利用燃料，减少二氧化碳的释放量，而且也会生产出质量更好的产品，从而提高工厂的经济效益；如果西方国家的政府能采取一些奖励措施，诸如通过征收二氧化碳税来鼓励工厂企业以更快的速度对旧设备进行更新换代，这不仅可减少二氧化碳的释放量，同时也可增加生产的竞争性，从长远看，这种措施将会使国家的经济受益。
根据统计，美国的二氧化碳释放量比英国或德国高出2倍，前苏联地区的释放量也莫不如此。因此，这些国家减少二氧化碳释放量的余地将比西欧国家大得多；而发展中国家的情况则有所不同，由于正处于工业发展初期，这些国家的二氧化碳释放量将会不可避免地增高。事实的确如此，目前大气层中75%～80％的二氧化碳是由发达国家所释放的。由此可见，发达国家努力减少二氧化碳的释放量不仅不会耗费巨额资金，而且从发展眼光来看，还能节省资金，关键是要制定出缓释二氧化碳的长远目标。
如果人们能够坚定信念，常抓不懈，就可在20年内轻而易举地达到多伦多会议上制定的目标；如果时间稍长一些，例如在40年内，人们甚至可将二氧化碳的释放量减少50%～60％。
如何让二氧化碳物尽其用，不仅成了生态学家，也成了其他领域科学家的研究目标。
众所周知，植物的光合作用能把二氧化碳转化为碳水化合物，在光合作用中起重要作用的是叶绿素，这是一种镁的卟啉络合物。现代科学研究已经发现有一种金属的卟啉络合物，其结构与镁的卟啉络合物十分相似，它可以充当人工合成碳水化合物的“叶绿素”。这项研究工作一旦取得成功，人类就能利用二氧化碳合成出“人造粮食”了。
研究如何利用二氧化碳的另一个重要课题是把二氧化碳活化，再用氢气还原二氧化碳，制造甲烷、甲醇、甲醛、甲酸、一氧化碳等化工原料。甲醇的能量密度大约是液氢的2倍，在许多情况下可直接用于能量转换系统，比如汽车的引擎等；而且甲醇在常温下是液体，便于运输、储存，价格低廉，比其他能源更通用，更具经济性；再则，与其他汽车燃料相比，使用甲醇时的排出物少，碳氢比高，具有较高的能量转换能力。
正鉴于此，科学家在想方设法利用二氧化碳来制取甲醇。正在研究中的一种电化方法是将硫酸钾加水进行电渗析，产生氢氧化钾和硫酸，然后用这些生成物来浓缩二氧化碳，二氧化碳与水化合产生甲醇。与化学合成法相比，这种电化方法的生产设备投资成本较低，更便于扩大生产，并且碳基副产品的浓度较低。
利用植物的光合作用，将二氧化碳转化成燃料也是科学家们正在考虑的课题。他们发现，向生长着微藻类的池塘注入含二氧化碳废气，能被微藻类吸收并转化为甲烷。这种方法一旦成功，成本将会很低，只是池塘将占用很大的面积，而且藻类在冬天和晚上的活动性差，二氧化碳的排放量只有25%～30％。