二氧化碳排放过多最大的危害是导致温室效应。二氧化碳气体具有吸热和隔热的功能。它在大气中增多的结果是形成一种无形的玻璃罩，使太阳辐射到地球上的热量无法向外层空间扩散，其结果是地球表面变热起来。
二氧化碳能改变大气的热平衡。它能够吸收地球的红外辐射，引起近地面大气温度的增高。近地面大气变暖会使地面蒸发增强，造成大气中的水汽增多。大气中的水汽增多又会使近地面大气对地球红外辐射的吸收进一步增强。如此相互作用，大气中二氧化碳的增加就会改变原有的大气热平衡，造成全球气候变暖。
人类活动向大自然还排放其他温室气体，它们是：氯氟烃、甲烷、低空臭氧和氮氧化物气体等，但二氧化碳是主要的温室气体。
