I 1896 tallfestet Arrhenius som den første drivhuseffektens betydning for oppvarming av jordoverflaten og atmosfæren (karbondioksidens og andre gassers evne til å stenge inne varmestråling). Han oppdaget med sine beregninger også en viktig positiv feedback fra økende konsentrasjon av vanndamp i atmosfæren. Slik forklarte han endringen mellom istider og varme perioder beroende på endringer i atmosfærens karbondioksidgehalt, samtidig brukte han funnet til å vurdere spørsmålet om fremtidig klimaendring som følge av menneskeskapte utslipp.