גז חממה הוא גז הבולע או מחזיר קרינה תת-אדומה הנפלטת מכדור הארץ (או כוכב לכת אחר), ובכך תורם לאפקט החממה. בעיקרון כל גז הוא במידה מסוימת גז חממה, אבל הגזים שונים זה מזה בקיבול החום ובספקטרום בליעה שלהם. לרוב קיבול החום של גז תלוי במבנה המולקולה ובמסה מולקולרית שלה. אדי המים הם גז החממה היעיל ביותר באטמוספירת כדור הארץ.