Emisije ogljikovega dioksida (CO2) nastanejo, ko se ogljikov dioksid sprošča v ozračje, bodisi naravno ali s človeškimi dejavnostmi, kot je izgorevanje fosilnih goriv. Ogljikov dioksid je kemična spojina, sestavljena iz enega atoma ogljika in dveh atomov kisika, ki obstaja v fazi plina v Zemljini atmosferi. Atmosfera je vrsta plasti plinov, ki obdajajo Zemljo. Ti plini so vezani na planet in jih Zemljina gravitacija preprečuje, da bi lebdeli v vesolje. Ozračje je v glavnem sestavljeno iz dušika in kisika, v ozračju pa obstajajo tudi številni drugi plini, vključno z majhno količino ogljikovega dioksida.
Emisije ogljikovega dioksida in drugih toplogrednih plinov, ki jih je ustvaril človek, pa so porušile to ravnovesje. Toplogredni plin je atmosferski plin, ki prepušča sončni svetlobi skozi ozračje, da doseže Zemljo. Ko svetloba zadene Zemljo, se del tega odbije nazaj proti vesolju kot infrardeče sevanje ali toplota. Toplogredni plini ujamejo to toploto v ozračje in tako naredijo svet toplejši v pojavu, znanem kot učinek tople grede. Določena količina toplogrednih plinov je potrebna za nadzor zemeljskega podnebja in za to, da je planet dovolj topel za življenje, vendar lahko preveliko segrevanje ogrozi tudi življenje.
Pojavijo se naravni procesi, ki oddajajo in odstranjujejo ogljikov dioksid iz ozračja v zapleteni tekoči izmenjavi, znani kot ogljikov cikel. Procesi, ki so odgovorni za emisije ogljikovega dioksida, se imenujejo viri, tisti, ki odstranjujejo ogljikov dioksid, pa ponori. Naravni viri CO2 vključujejo dihanje rastlin in živali, kot so človeški izdihi in vulkanski izbruhi. Naravni ponori vključujejo rastlinsko fotosintezo, med katero rastline odstranijo ogljikov dioksid iz zraka, da naredijo sladkorje in ga shranijo v rastlinsko biomaso. Oceani so tako ponor kot vir, pri čemer tropske vode običajno sproščajo ogljikov dioksid, hladnejše oceanske vode pa absorbirajo ogljikov dioksid.
V zdravem ogljikovem ciklu se emisije ogljikovega dioksida izničijo z odstranitvijo ogljikovega dioksida, tako da ni neto spremembe koncentracije ogljikovega dioksida v ozračju. Človeške dejavnosti, kot so proizvodnja kovin, mineralov in kurjenje fosilnih goriv, so povečale emisije ogljikovega dioksida. Medtem pa onesnaževanje oceanov in krčenje gozdov, sekanje dreves in drugih rastlin za les, kmetijstvo in razvoj mest ovirajo naravne procese odstranjevanja ogljikovega dioksida. V času med industrijsko revolucijo 1700-ih in 2005 se je koncentracija ogljikovega dioksida v ozračju povečala za 35 %, kar kaže, da so viri v ciklu ogljika presegli ponore.
Ko se fosilna goriva, kot so premog, plin ali nafta, sežgejo za ustvarjanje energije, sproščajo ogljik v obliki CO2. Ta fosilna goriva se običajno sežigajo za proizvodnjo električne energije za stanovanja in industrijo, ustvarjanje toplote in premikanje vozil, kot so letala, vlaki, avtomobili in čolni. Mineralni proizvodni procesi apna, cementa in natrijevega pepela vključujejo kemične reakcije, ki pretvarjajo kemikalije v surovinah, da ustvarijo emisije ogljikovega dioksida. Emisije CO2 se pojavljajo na podobne načine pri proizvodnji kovin, kot so železo, cink in svinec. K emisijam ogljikovega dioksida prispevata tudi razgradnja proizvodov na osnovi nafte in proizvodnja kemikalij, kot je amoniak.