La serre est un espace confiné qui permet de contrôler le climat et l'alimentation des végétaux. Elle se comporte comme un capteur qui piège l'énergie émise par le rayonnement solaire : c'est l'effet de serre. Les parois transparentes, en verre ou en plastique, laissent passer la plupart des longueurs d'onde de la lumière visible émise par le soleil. Ce rayonnement est absorbé par l'air, le sol, et les plantes. Une partie de l'énergie absorbée entraîne une élévation de température tandis que le reste est ré-émis sous forme de rayonnement infrarouge. Les parois de la serre, qui laissent passer le rayonnement visible, se comportent comme des miroirs pour le rayonnement infrarouge qui se retrouve piégé à l'intérieur de la serre. Cette énergie prisonnière contribuera à l'élévation de température du micro-climat de la serre.

Ce système d'atmosphère confinée permet aussi d'apporter un chauffage d'appoint quand les conditions climatiques naturelles sont insuffisantes. La serre se comporte donc comme un écosystème clos dans lequel il est possible de contrôler et de modifier les facteurs de l'environnement. En plus de la température, il est possible d'augmenter la teneur en dioxyde de carbone de l'air ambiant. Quand les conditions d'éclairement sont insuffisantes, il est aussi possible d'ajouter un système d'éclairage d'appoint qui permet d'augmenter l'énergie lumineuse reçue par les plantes ou/et d'allonger la durée de l'éclairement diurne.

La serre crée donc un micro-climat qui soustrait les plantes aux contraintes météorologiques de l'environnement extérieur. Elle assure aussi une protection mécanique contre les intempéries et permet, dans certaines limites, de réduire les attaques de ravageurs (insectes, champignons…). Ce système de production rend possible la maîtrise de l'ensemble des facteurs externes de la croissance et du développement des végétaux. La culture hors sol permet d'étendre ce contrôle aux facteurs internes de l'alimentation hydrique et minérale de la culture.