To gazy, które przepuszczają większość promieniowania słonecznego (tzw. promieniowanie krótkofalowe) docierającego do Ziemi, jednocześnie pochłaniając promieniowanie podczerwone (tzw. promieniowanie długofalowe) odbijane przez powierzchnię Ziemi. Absorbując promieniowanie podczerwone, gazy cieplarniane przyczyniają się do efektu cieplarnianego. Możliwość wpływania danego gazu na efekt cieplarniany określa współczynnik globalnego ocieplenia (GWP). Zmiany stężenia gazów cieplarnianych w atmosferze mogą wynikać zarówno z czynników naturalnych, jak i działalności człowieka. Protokół z Kioto uwzględnia i definiuje sześć gazów cieplarnianych: dwutlenek węgla (CO2), metan (CH4), podtlenek azotu (N2O), fluorowęglowodory (HFC), perfluorowęglowodory (PFC) oraz sześciofluorek siarki (SF6). Ze względu na krótką żywotność w atmosferze, para wodna, choć jest najpowszechniejszym gazem cieplarnianym, nie została uwzględniona w Protokole.