Anglies dioksido (CO2) emisija atsiranda, kai anglies dioksidas patenka į atmosferą natūraliai arba dėl žmogaus veiklos, pavyzdžiui, deginant iškastinį kurą. Anglies dioksidas yra cheminis junginys, sudarytas iš vieno anglies atomo ir dviejų deguonies atomų, esantis Žemės atmosferos dujų fazėje. Atmosfera yra Žemę supančių dujų sluoksnių serija. Šios dujos yra surištos su planeta ir dėl Žemės gravitacijos neleidžia išplaukti į kosmosą. Atmosferą daugiausia sudaro azotas ir deguonis, tačiau atmosferoje taip pat yra daug kitų dujų, įskaitant nedidelį kiekį anglies dioksido.
Tačiau žmogaus sukeltas anglies dioksido ir kitų šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimas sujaukė šią pusiausvyrą. Šiltnamio efektą sukeliančios dujos yra atmosferos dujos, leidžiančios saulės šviesai pereiti per atmosferą, kad pasiektų Žemę. Kai šviesa patenka į Žemę, dalis jos grįžta atgal į kosmosą kaip infraraudonoji spinduliuotė arba šiluma. Šiltnamio efektą sukeliančios dujos sulaiko šią šilumą atmosferoje, todėl pasaulis tampa šiltesnis dėl reiškinio, žinomo kaip šiltnamio efektas. Tam tikras šiltnamio efektą sukeliančių dujų kiekis yra būtinas norint kontroliuoti Žemės klimatą ir užtikrinti, kad planeta būtų pakankamai šilta gyvybei, tačiau per didelis atšilimas taip pat gali kelti grėsmę gyvybei.
Vyksta natūralūs procesai, kurių metu iš atmosferos išmetamas ir pašalinamas anglies dioksidas vykstant sudėtingam nuolatiniam mainams, vadinamam anglies ciklu. Procesai, atsakingi už anglies dioksido išmetimą, vadinami šaltiniais, o tie, kurie pašalina anglies dioksidą, vadinami kriauklėmis. Natūralūs CO2 šaltiniai yra augalų ir gyvūnų kvėpavimas, pavyzdžiui, žmonių iškvėpimai ir ugnikalnių išsiveržimai. Natūralios kriauklės apima augalų fotosintezę, kurios metu augalai pašalina anglies dvideginį iš oro, kad susidarytų cukrus ir kauptųsi augalų biomasėje. Vandenynai yra ir kriauklė, ir šaltinis – atogrąžų vandenys paprastai išskiria anglies dioksidą, o šaltesni vandenynų vandenys sugeria anglies dioksidą.
Sveiko anglies ciklo metu anglies dioksido išmetimas panaikinamas pašalinus anglies dioksidą, todėl anglies dioksido koncentracija atmosferoje nesikeičia. Žmogaus veikla, tokia kaip metalų gamyba, mineralų gamyba ir iškastinio kuro deginimas, padidino anglies dvideginio išmetimą. Tuo tarpu vandenynų tarša ir miškų naikinimas, medžių ir kitų augalų kirtimas medienai, žemės ūkiui ir miestų plėtrai trukdė natūraliems anglies dioksido šalinimo procesams. Laikotarpiu nuo 1700 m. iki 2005 m. prasidėjusios pramonės revoliucijos anglies dioksido koncentracija atmosferoje išaugo 35 %, o tai rodo, kad anglies ciklo šaltiniai pralenkė kriaukles.
Kai iškastinis kuras, pvz., anglis, dujos ar nafta, deginamas energijai gaminti, iš jų išsiskiria anglis CO2 pavidalu. Šis iškastinis kuras dažniausiai deginamas, kad būtų gaminama elektros energija gyvenamuosiuose ir pramoniniuose pastatuose, šiluma ir perkeliamos transporto priemonės, pavyzdžiui, lėktuvai, traukiniai, automobiliai ir laivai. Mineraliniai kalkių, cemento ir sodos pelenų gamybos procesai apima chemines reakcijas, kurios paverčia chemines medžiagas žaliavose ir sukuria anglies dioksido išmetimą. CO2 emisija susidaro panašiomis priemonėmis gaminant metalus, tokius kaip geležis, cinkas ir švinas. Naftos produktų skaidymas ir cheminių medžiagų, tokių kaip amoniakas, gamyba taip pat prisideda prie anglies dioksido išmetimo.