Heizen mit Holz ist entgegen der weit verbreiteten Meinung nicht klimaneutral. Die Holzverbrennung produziert neben Feinstaubemissionen auch CO₂- und andere klimarelevante Emissionen wie Methan. Pro produzierter Wärmeeinheit sind die CO₂-Emissionen sogar höher als bei fossilen Energieträgern wie Kohle oder Gas.

Der Idee einer klimaneutralen Energie, die aus Holz gewonnen wird, liegt der Gedanke einer nachhaltigen Waldnutzung zugrunde: Die Vorstellung ist, dass die CO₂-Emissionen aus der Verbrennung durch die jährlichen Einbindungen von Kohlenstoff in Waldholz insgesamt ausgeglichen werden. Hierbei wird die vereinfachende Annahme getroffen, dass die durch den Wald erfolgenden Kohlenstoff-Einbindungen zum Ausgleich der CO₂-Emissionen der Holzverbrennung zur Verfügung stehen. Diese Kohlenstoff-Einbindungen finden aber unabhängig von der Holzverbrennung statt und sollten besser zum Ausgleich anderer, nicht vermeidbarer CO₂-Emissionen genutzt werden.

Die Klimaberichterstattung erfolgt im Rahmen von in internationalen Abkommen festgelegten und innerhalb der EU verbindlichen Regeln. Dadurch wird sichergestellt, dass der Fortschritt bei der Treibhausgasreduktion und der Entnahme durch Treibhausgassenken bewertet werden kann. Gemäß den Regeln werden bei der energetischen Holznutzung im endverwertenden Sektor (beispielsweise im Gebäudesektor, wenn das Holz im heimischen Kamin landet) keine CO₂-Emissionen angerechnet, weil die Emissionen entsprechend der Berichterstattungslogik bereits bei der Entnahme des Holzes aus dem Wald anfallen. Sie werden daher dem Sektor Landnutzung, Landnutzungsänderung und Forstwirtschaft (LULUCF) zugeschrieben und, da eine doppelte Anrechnung der selben Emissionen nicht zulässig ist, nicht dem Gebäudesektor. Betrachtet man den Sektor, in dem das Holz letztlich verfeuert wird, in Isolation, erscheint die Nutzung klimaneutral. Betrachtet man eine Gesamtbilanz über alle Sektoren, ist das nicht der Fall.  

Um eine Gesamt-Treibhausgasneutralität zu erreichen, muss wie im Bundes-Klimaschutzgesetz festgeschrieben die THG-Bilanz des LULUCF-Sektors, unter anderem durch Kohlenstoffeinbindung und fortdauernde Speicherung im Wald, weiter verbessert werden. Dabei ist je nach Waldzustand weiterhin eine gewisse Holzentnahme möglich. Um jedoch das Ziel der Klimaneutralität zu erreichen, wird der Wald dringend als Senke benötigt, um andere, nicht vermeidbare CO₂-Emissionen in anderen Sektoren auszugleichen.

Umweltverträglicher als das Holz zu verbrennen, ist die Nutzung in langlebigen Holzprodukten. So bleibt der zunächst im Baum gespeicherte Kohlenstoff auch im Holzprodukt wie beispielsweise einem Möbelstück lange gespeichert. Im Vergleich führt die energetische Holznutzung immer zu mehr CO₂-Emissionen, da hier keine Speicherung des gebundenen Kohlenstoffs möglich ist. Das Heizen von Gebäuden kann in vielen Fällen auch von anderen brennstofffreien Versorgungstechniken (zum Beispiel Umweltwärme) ermöglicht werden.

Lediglich anfallende Alt- und Resthölzer, sofern für diese keine weitere stoffliche Verwendung besteht, sowie  Sägespäne, die bei der Verarbeitung von Holz für die stoffliche Nutzung anfallen und dann zu Holzpellets verarbeitet werden, können anders bewertet werden (Achtung: in privaten Haushalten darf nur naturbelassenes, also unbehandeltes Holz zum Heizen zum Einsatz kommen).

Um alle Treibhausgasemissionen zu erfassen, die mit der energetischen Holznutzung verbunden sind, müssen neben CO₂ auch andere, weit wirksamere Treibhausgase wie Methan und Lachgas berücksichtigt werden. Neben den Emissionen klimaschädlicher Gase haben auch die gesundheitsschädlichen Ruß-Emissionen, die bei der energetischen Nutzung freigesetzt werden, eine negative Klimawirkung. Darüber hinaus kommen in einer Lebenszyklusbetrachtung noch weitere CO₂-Emissionen hinzu, unter anderem bei der Ernte von Holz, seiner Aufbereitung, der Herstellung und des Transports des Brennstoffs sowie durch Hilfsenergie (Strom) für die Wärmeerzeugungsanlagen.

Verträglich für das Klima ist Heizen mit Holz also nur unter sehr eingeschränkten Bedingungen.