Diệp lục cũng có vai trò quan trọng trong việc điều hòa khí quyển Trái Đất. Thông qua quang hợp, diệp lục gián tiếp giúp hấp thụ CO₂ – một trong những khí nhà kính chính gây biến đổi khí hậu – và giải phóng oxy vào khí quyển. Lượng oxy mà chúng ta hít thở hằng ngày phần lớn có nguồn gốc từ hoạt động quang hợp của thực vật và tảo, với sự tham gia không thể thiếu của diệp lục. Nhờ vậy, diệp lục góp phần duy trì sự cân bằng khí quyển và tạo điều kiện cho sự sống hiếu khí phát triển. Trong bối cảnh biến đổi khí hậu toàn cầu, vai trò của diệp lục và hệ thực vật càng trở nên quan trọng hơn bao giờ hết. Việc bảo vệ rừng, trồng thêm cây xanh và phục hồi các hệ sinh thái tự nhiên chính là cách gián tiếp bảo vệ “nhà máy diệp lục” của Trái Đất.
