不同温室气体对地球温室效应的贡献程度不同。联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC，Intergovernmental Panel on Climate Change）第四次评估报告指出，在温室气体的总增温效应中，二氧化碳（CO₂）贡献约占63%，甲烷（CH₄）贡献约占18%，氧化亚氮（N₂O）贡献约占6%，其他贡献约占13%。为统一度量整体温室效应的结果，需要一种能够比较不同温室气体排放的量度单位，由于CO₂增温效益的贡献最大，因此，规定二氧化碳当量为度量温室效应的基本单位。二氧化碳当量关注的是排放。

一种气体的二氧化碳当量为这种气体的吨数乘以其产生温室效应的指数。这种气体的温室效益的指数叫全球变暖潜能值（Global warming potential，GWP），该指数取决于气体的辐射属性和分子重量，以及气体浓度随时间的变化状况。对于某一种气体的温室变暖潜能值表示在百年时间里，该温室气体对应于相同效应的二氧化碳的变暖影响。正值表示气体使地球表面变暖。由定义知，CO₂的GWP为1，其他温室气体的GWP值一般大于二氧化碳的，但由于它们在空气中的含量少，仍然认为CO₂是造成温室效应的主要气体。

二氧化碳是最重要的温室气体，但甲烷、一氧化氮等温室气体以及空气污染形成的烟雾等带来的升温，非二氧化碳气体的暖化效应也非常大。减少1吨甲烷排放相当于减少25吨二氧化碳排放，即1吨甲烷的二氧化碳当量是25吨。

部分气体的二氧化碳当量：