Šiltnamio stiklas sulaiko šilumos energiją taip pat, kaip Žemės atmosfera palaiko šilumą planetoje: per šviesos bangų transformaciją ir per oro konvekciją šiltnamio viduje. Saulės spinduliuotė pasiekia šiltnamį, praeina pro stiklą ir sugeria žemę bei augalus. Jie paverčia jį šilumos energija, kuri negali išeiti pro stiklą. Šiltnamio viduje esantis oras šiltas palaikomas konvekcijos būdu, o tai tiesiog reiškia, kad šiltesnis oras šalia žemės kyla aukštyn, o vėsesnis oras prie šiltnamio lubų krenta. Kadangi stiklas sulaiko orą viduje, konvekcinis procesas leidžia orui sugerti vis daugiau šilumos kaskart jam kylant ir leidžiantis.
Saulė suteikia tris pagrindines šviesos bangų rūšis: ultravioletines (UV) bangas, matomos šviesos bangas ir infraraudonųjų spindulių bangas. Kiekviena iš šių šviesos bangų turi santykinai trumpą bangos ilgį ir lengvai prasiskverbs per daugumą stiklo tipų, įskaitant šiltnamio efektą sukeliančių stiklų. Patekusios į šiltnamį, bangas sugeria augalai ir žemė, kur jos naudojamos fotosintezei ir paverčiamos šilumine arba šilumos energija. Kadangi šiluminės energijos bangos ilgis yra daug ilgesnis nei šviesos bangos, ji negali praeiti pro stiklą ir lieka įstrigusi viduje. Tai vadinama šiltnamio efektu; Tai yra tas pats procesas, kuris palaiko Žemę šiltą, o automobilio vidų įkaista saulėtą dieną.
Kartu su šviesos bangų transformacija, kitas procesas, vadinamas konvekcija, padeda išlaikyti šilumą šiltnamio viduje. Arčiausiai žemės ir augalų esantis oras sušildomas skleidžiamos šiluminės energijos; kadangi šiltas oras yra lengvesnis už vėsų, jis natūraliai kyla aukštyn. Atmosferoje šiltas oras ilgainiui pasieks tokį aukštį, kuriame vėl bus atvėsęs. Tačiau stiklas šiltnamyje sulaiko orą dar nepasiekęs tokio aukščio ir visiškai atvėsęs. Orui nuolat kylant ir leidžiantis šiltnamyje, jis palaiko šilumą ir kiekvieną kartą tampa šiek tiek šiltesnis.
Terminas „šiltnamio stiklas“ paprastai reiškia tiek tikrąjį stiklą, tiek polikarbonatinį plastiką, kuris taip pat naudojamas šiltnamiams statyti. Stiklas ir skaidrus plastikas iš esmės veikia taip pat, nes leidžia šviesai prasiskverbti, bet viduje sulaiko šilumą. Pasirinkimas, ar naudoti stiklą ar plastiką, priklausys nuo statomos konstrukcijos tipo, projektui skirtų pinigų sumos ir numatomo konstrukcijos tarnavimo laiko. Plastikai paprastai yra lengvesni ir pigesni, tačiau ne tokie patvarūs oro sąlygoms ir senėjimui. Stikliniai šiltnamiai dažniausiai yra pusiau pastovios konstrukcijos, kurių statyba iš pradžių kainuos brangiau, tačiau laikui bėgant išsilaikys geriau.
Pagrindinis skirtumas tarp šiltnamio ir įprasto stiklo yra ant jo dengtos dangos arba įstiklinimo tipas. Šiltnamio stiklai paprastai grūdinami saugumo sumetimais, o tai reiškia, kad jis buvo laminuotas, panašiai kaip automobilio priekinis stiklas; jei lūžta, suyra į mažus gabalėlius santykinai lygiais kraštais, kurie mažiau linkę įpjauti nei didelės, dantytos skeveldros. Grūdintas stiklas yra labai rekomenduojamas šiltnamiuose, nes stiklas bus montuojamas virš galvos ir bus veikiamas vėjo, krušos ir sniego svorio šaltesnio klimato sąlygomis.
Be to, šio tipo stiklams gali būti pritaikytas žemo E lygio stiklas. Low-E stiklinimas yra plonas, pusiau skaidrus metalo sluoksnis, kuris atspindi didžiąją dalį UV ir infraraudonųjų spindulių atgal į atmosferą, o matoma šviesa vis tiek gali prasiskverbti į šiltnamį. Blokuodamas intensyvesnes UV bangas, mažas E stiklas gali apsaugoti švelnius sodinukus nuo per daug saulės spindulių. Jis taip pat padeda palaikyti pastovesnę temperatūrą šiltnamyje, blokuodamas kai kurias įeinančias infraraudonųjų spindulių arba karščio bangas. Esant tinkamam vėdinimui, mažo E lygio stiklas gali padėti išvengti šiltnamio perkaitimo.