گاز گلخانهای (به انگلیسی: Greenhouse gas) به گازی که در جو یک سیاره وجود دارد گفته میشود که در محدودهٔ فرو سرخ به جذب و انتشارپرتوها میپردازد. این فرایند سبب اساسی اثر گلخانهای است.[۱] گازهای گلخانهای موجود در جو زمین که بهطور طبیعی در آن وجود دارند شامل بخار آب، کربن دیاکسید، متان، دی نیتروژن مونوکسید و اوزون میباشند اما فعالیتهای بشری، بر میزان بسیاری از این گازها در جو افزودهاست. در منظومه شمسی نیز جو ناهید، مریخ و تیتان شامل گازهایی میشود که سبب ایجاد اثر گلخانهای در آنها شدهاست. بدون گازهای گلخانهای، میانگین دمای سطح زمین در حدود منفی ۱۸ درجهٔ سانتیگراد خواهد بود.
زمانیکه نور خورشید به سطح زمین میرسد، مقداری از آن جذب شده و زمین را گرم میکند. چون زمین از خورشید سردتر است، آن انرژی را با طول موجهای بلندتری نسبت به خورشید از خود میتاباند. (نگاه کنید به تابش جسم سیاه و قانون جابجایی ویین) پیش از آنکه آنها در فضای بیرونی از دست بروند، مقداری از این طول موجهای بلندتر توسط گازهای گلخانهای در جو زمین جذب میشوند. جذب این انرژی تابشی باعث گرم شدن جو میشود (جو زمین همچنین در اثر انتقال گرمای محسوس و گرمای نهفته حاصل از سطح نیز گرم میشود). گازهای گلخانهای، نور خورشید را هم به سمت سطح زمین و هم به سمت خارج از سطح زمین میتابانند. به فرایند بازتابش این نور به سمت سطح زمین که توسط جو انجام میشود، اثر گلخانهای میگویند.