Dette er det viktigste av klimagassene med en atmosfærisk konsentrasjon av 353 ppm (i 1990), opp fra anslagsvis 260-290 i førindustriell tid (pre-1880). Denne gass spiller en stor rolle i det naturlige karbonkretsløpet, med hvor mye karbon tatt ut av atmosfæren hvert år av fotosyntese blir nesten perfekt balansert av hvor satt tilbake i atmosfæren av prosessene av dyr åndedrett og plante forfall. Sjef naturlige kilder brenning av kull, olje og naturgass, såkalt fossilt brensel og kutte ned og brenning av skog, med den siste bidra omtrent en tredjedel så mye som tidligere.