Denk je aan klimaatverandering, dan denk je aan CO₂. Naast dat broeikasgas zijn er nog andere stoffen die van invloed zijn op de wereldwijde temperatuur. Denk bijvoorbeeld aan methaan, een broeikasgas met twintig keer zoveel impact als koolstofdioxide. Kennis van die stoffen is belangrijk om de processen waarin ze een rol spelen beter te begrijpen. Daar komt scheikunde om de hoek kijken. De bouw en samenstelling van een stof en de mogelijke veranderingen die plaatsvinden onder bepaalde omstandigheden zijn belangrijk om te begrijpen hoe een stof als CO₂ een rol speelt in klimaatverandering. Chemische verwering, een proces waarbij door een chemische reactie CO₂ wordt vastgelegd in gesteenten, is bijvoorbeeld een van de belangrijkste verschijnselen die de CO₂–concentratie in de atmosfeer reguleren. Jaarlijks wordt hierdoor ongeveer een miljard ton CO₂ vastgelegd. Ander voorbeeld: een hoge CO₂-concentratie in de lucht zorgt via een chemische reactie voor verzuring van de oceanen. Dat heeft grote gevolgen voor het leven in de zee: schelpjes lossen in een te zure omgeving op.

Bovendien is scheikunde belangrijk voor paleoklimatologie, het onderzoek dat zich richt op het klimaat in het verleden. Wanneer je bijvoorbeeld een boorkern met tientallen aardlagen wilt bestuderen, moet je weten naar welke stoffen je moet zoeken en wat de aanwezigheid van een stof betekent. De samenstelling van organisch materiaal kan veel zeggen over de situatie in het verleden. Vooral de verhouding in isotopen van bijvoorbeeld de atomen C, H, N en O zijn daarvoor belangrijk (zie ook natuurkunde).