Vấn đề cơ bản là trái đất với các thành phần ban đầu của nó rất khác với bây giờ, có thời kỳ mà lượng CO₂ trong khí quyển rất lớn đã giúp trái đất ấm lên rất nhiều theo hiệu ứng nhà kính (lấy tên theo các nhà kính trồng cây của cư dân châu Âu). Từ lâu, các nhà khí tượng đã phát hiện hiệu ứng này khi mà trong khí quyển có các chất khí nhà kính (KNK) như CO₂, CH₄, NOx,…như một bẫy nhiệt làm ấm trái đất, giữ cho nền nhiệt khá thuận lợi cho muôn loài phát triển. Nếu không có khí nhà kính, nhiệt độ trung bình của bề mặt Trái Đất sẽ vào khoảng −18 °C, thay vì mức trung bình hiện tại khoảng 15 °C như hiện nay. Gọi hiệu ứng nhà kính là bẫy nhiệt vì các khí này tồn tại trong khí quyển nhưng nó hầu như không hấp thụ bức xạ mặt trời (được gọi là bức xạ sóng ngắn, năng lượng tập trung ở bức xạ sóng ngắn, trong đó có bức xạ nhìn được/nhìn thấy do bề mặt mặt trời có nhiệt độ rất cao, ước tính là 5778^oK) nên bức xạ này đến được bề mặt trái đất, các vật thể ở bề mặt có thể hấp thụ bức xạ mặt trời và nóng lên rất rõ (ra đường nhựa lúc trời nắng có thể cảm nhận). Khi nóng lên, trái đất cũng phát ra bức xạ nhưng vì nhiệt độ bề mặt trái đất chỉ vào khoảng 288 ^oK (thấp hơn rất nhiều so với bức xạ mặt trời) nên theo định luật Wien, bức xạ mặt đất phát đi có năng lượng tập trung ở bức xạ sóng dài (và thường được gọi là bức xạ sóng dài). Khi bức xạ sóng dài đi vào khí quyển thì các chất KNK lại hấp thụ làm không khí nóng lên và đến lượt nó lại phát ra bức xạ mà một phần quay về làm ấm bề mặt trái đất.

Vì bề mặt trái đất không đồng nhất, đặc biệt có vùng biển rộng lớn nên nhiệt độ thu được rất khác nhau dẫn đến có chênh lệch nhiệt độ từ vùng này và vùng khác. Chênh lệch nhiệt độ theo phương ngang trong khí quyển lại dẫn đến chênh lệch áp suất và phát sinh ra chuyển động không khí mà chủ yếu là chuyển động ngang, được gọi là gió.

Bức xạ mặt trời cùng với sự có mặt của CO₂ trong khí quyển đã giúp quang hợp của thực vật tạo ra sinh khối và khi đốt sinh khối có thể tạo năng lượng phục vụ con người.

Trong lịch sử trái đất có thời kỳ khí quyển rất giàu CO₂ nên việc quang hợp của cây xanh diễn ra rất mạnh, tạo thành rừng cây với những cây có kích thước rất lớn và do đó các động vật ăn thực vật cũng phát triển mạnh cùng với động vật ăn động vật khác. Kết quả là trái đất có hệ thực vật, động vật kích thước rất lớn, lượng sinh khối tạo ra rất lớn. Nhưng rồi, do hoạt động địa chất nào đó mà các thảm thực vật khổng lồ bị vùi lấp trong rất nhiều năm tạo nên than đá và các động vật khổng lồ bị vùi sâu đã chuyển hóa thành dầu mỏ đi cùng với khí đốt nằm sâu trong lớp đất đá bề mặt. Con người sau này tìm cách khai thác than đá, dầu mỏ, khí đốt dùng làm nhiên liệu và gọi là nhiên liệu hóa thạch. Chúng ta thường coi năng lượng hóa thạch là năng lượng không tái tạo nhưng thật ra năng lượng này có điều kiện tái tạo khó xảy ra vì thời gian tái tạo quá lớn chứ bản chất chúng là năng lượng tái tạo, hình thành từ năng lượng sinh khối.

Như vậy, các dạng năng lượng mà con người đang sử dụng bao gồm năng lượng/nhiên liệu hóa thạch (than đá, dầu mỏ, khí đốt), năng lượng mặt trời (trực tiếp hoặc gián tiếp), năng lượng sinh khối, năng lượng gió, năng lượng hạt nhân. Trong đó năng lượng hóa thạch được coi là năng lượng không tái tạo còn năng lượng khác được coi là năng lượng tái tạo và một số loại còn được coi là năng lượng “vĩnh cửu” như năng lượng mặt trời, năng lượng gió.

Bằng trí tuệ của mình con người đã phát minh và sản xuất được loại năng lượng có tính vạn năng, được sử dụng trong hầu hết hoạt động kinh tế và hoạt động sống của con người, đó là điện năng. Điện năng có thể sản xuất từ thế năng của dòng nước (thủy điện), có thể sản xuất qua năng lượng hạt nhân ( điện hạt nhân) qua nhiệt đốt từ nhiên liệu hóa thạch, nhiên liệu sinh khối, rác thải (nhiệt điện) và từ năng lượng gió (điện gió), điện sản xuất từ khai thác năng lượng mặt trời (điện mặt trời).

Các nhà khoa học đã chỉ ra nhiều tác động bất lợi từ việc sử dụng các loại năng lượng này. Sử dụng nhiên liệu hóa thạch để đốt phát điện, đốt chạy động cơ thì phát sinh rất nhiều chất khí nhà kính, chủ yếu là CO₂, có thể làm gia tăng nhiệt độ, làm trái đất nóng lên, làm khí hậu biến đổi với những hệ quả/hậu quả khó lường mà trước mắt đang có dấu hiệu đáng lo ngại như mực nước biển dâng lên có thể nhấn chìm nhiều vùng ven biển hay gia tăng thời tiết cực đoan đe dọa mạng sống con người và làm giảm tăng trưởng kinh tế. Tuy nhiên, hiện nay nhiệt điện than, khí đang là loại có giá thành rẻ, có độ ổn định sản phẩm cao nên vẫn đang được phát triển ở nhiều quốc gia. Tại COP26, nhiều đại diện các quốc gia, nhiều chuyên gia mong muốn và đề nghị dừng xây dựng các nhà máy điện than sau năm 2030 nhưng rồi đề nghị này vẫn không được thông qua vì còn nhiều nước vẫn có nhu cầu sản xuất điện than phản đối.

Năng lượng gió và năng lượng bức xạ mặt trời đang được khai thác sử dụng nhiều trong thời gian gần đây do công nghệ điện gió, công nghệ điện mặt trời có những đột phá trong phát triển cả về turbin điện gió, pin năng lượng mặt trời để phát điện hiệu quả cao, cả về thiết bị lưu giữ, chuyển đổi để tải lên hệ thống điện quốc gia phục vụ các hoạt động sống và phát triển kinh tế. Tuy nhiên, giá thành sản xuất điện gió, điện mặt trời vẫn còn cao, lại không ổn định theo thời gian nên nhiều quốc gia phải có trợ giá mua điện hoặc trợ giúp kinh phí để phát triển sản phẩm điện từ năng lượng tái tạo, được coi là không phát thải các chất ô nhiễm không khí và phát thải KNK.

Ngành giao thông đang là ngành tiêu thụ nhiều xăng, dầu trên phạm vi toàn cầu nên cũng là nguồn phát thải nhiều chất ô nhiễm không khí và phát thải nhiều chất KNK. Hiện tại, nhiều quốc gia đang dần chuyển đổi sang sử dụng các phương tiện giao thông chạy điện và nếu điện này được sản xuất từ năng lượng tái tạo, năng lượng sạch thì vấn đề giảm thiểu thải chất ô nhiễm, chất KNK sẽ dần được thực hiện.

Việt Nam cũng là quốc gia sớm nhận ra tác động bất lợi của việc sử dụng năng lượng, đặc biệt là nhiên liệu hóa thạch nên đã có nhiều chính sách phát triển liên quan đến chuyển đổi sử dụng năng lượng theo hướng giảm thải chất ô nhiễm, giảm thải KNK. Chính phủ Việt Nam đã cam kết thực hiện giảm thải ròng KNK bằng 0 (NET ZERO) vào năm 2050, đã điều chỉnh và đưa ra được quy hoạch phát triển điện hướng tới tăng nhanh tỷ lệ sử dụng năng lượng tái tạo như năng lượng gió, năng lượng mặt trời, năng lượng sinh khối,… Nhà nước cũng đã có chế độ hỗ trợ rất nhiều cho phát triển điện gió và điện mặt trời, đặc biệt trợ giá để tăng giá bán điện, giảm một số loại thuế đối với các dự án điện năng lượng tái tạo.