綠屋頂發展以來，有許多的效益從理論論述到學術論文、實驗一一實證。所有綠色屋頂都具有相似的功能，不過每個裝置都是獨一無二的，因此技術性能會因地區、氣候、建築、綠屋頂類型和設計而異。雖說如此，幾乎所有綠色屋頂系統和設計都可以實現許多優點。

減少都市熱島效應（Urban heat island effect）

綠屋頂的第一個顯著效益就是用來減緩都市熱島效應。都市的屋頂代表著約40~50﹪的不透水表面，加上道路與具有頂蓋的建築設施，比例可能更高。水泥的大量使用、人口、車輛等斷產生熱能，使得都市內部的氣溫比四周郊區高。學者發現在氣溫的空間分佈上，都市地區其等溫線排列，由都市中心向四周鄉村遞減，很像一個海島的地形圖。因此稱都市中心較熱的地方為「熱島」，矗立在四周鄉間較涼的海洋中。

都市熱島效應示意圖。都市熱島是一個溫度異常的現象。都市地區的溫度高，就像是在溫度較低的鄉村海洋中，相對溫暖的空氣島。隨著城市規模和人口的增長，城市熱島的強度顯著增加。2025年，預計城市將擁有約60億人口 - 佔世界人口的三分之二。城市地區數量，規模和人口的空前擴張將對城市氣候產生重大影響，預計會加劇都市熱島（Urban heat island, UHI）現象。

台北市都市地區有73﹪為不透水的水泥鋪面，入夜以後熱量逐漸釋放，至翌日清晨才完成散熱，形成夏季均溫逐年上升之都市熱島效應，因此很容易可以理解台北地區為何夏季特別熱。這個情形同樣出現在台灣主要城市，1998年成大西拉雅實驗室量測都市熱島效應數據，臺中、高雄、臺南與臺北幾個都會區的熱島效應數據分別在3.4至4.9℃之間（李魁鵬，1999），這個數字代表居住在都市的居民需要不斷消耗能源，躲在空調房間。都市熱島效應在白天讓民眾顯得燠熱難耐之外，夜間本應冷卻下來的溫度，卻因熱源持續使得增溫問題更為明顯。

我們將城市放大來看，都市熱島效應也反映在不同時間與不同局部區域。政大《臺北都會區熱環境與熱島效應解析之研究》在2012年7月4日、11日、13日進行臺北盆地溫度實測。中午溫度最為驚人，交通擁擠密集、高建蔽率區域熱島效應最高；夜間熱點出現在具有人工發散熱的都市中心，人類活動使空氣升溫。到了深夜凌晨，熱點集中在臺北盆地中央部分。

中研院劉紹臣博士就研究50年以來熱島效應的影響，以夜間最低溫高過25℃作為要開冷氣的標準，發現以前一年只有35天達到開冷氣的標準，但到了2005年已經超過100天。

都市綠化嚴重不足，大量的建築物、水泥都是低反照率。

如何解決都市的熱島效應，是近年來的重要議題。科學家除了提出盡量以色淺、高反射率塗料應用在路面瀝青、建物表面，以降低熱量。這是因為當物體吸收光線時，它會將光線轉換為熱能，並以熱量的形式將其發射回來。反照率越大，反射輻射越好。傳統的瀝青具有較低的反照率，這意味著它反射的輻射很差，而是吸收它。

透過路旁的行道樹與花園，能降低都市日漸升高的溫度，並給與居民更多休閒的場所。

科學家認為，植被的蒸散作用過程，能保持區域涼爽，是解決都市熱島的關鍵因素。蒸散作用（transpiration，或稱蒸騰作用）是通過植物吸收水分然後透過氣孔蒸發的過程。水對植物是必需的，但只有少量的水被根部吸收，用來生長和新陳代謝。剩下的97~99.5％在蒸散和吐水而散逸。水分在植物表面由液體變成氣體，這過程需要能量，這能量稱為汽化熱，因此在此過程中，空氣會失去熱量並變得更冷。因為在建造城市的過程中，以大量水泥、鋼鐵等結構取代植被，城市失去了植被的蒸發冷卻優勢，這是都市比周圍郊區更熱的主因。

綠地植栽的好處，可以分為直接形成建築物外殼遮蔭效果，以及間接地冷卻周圍環境溫度。植物的樹冠遮蔭建物表面的陽光輻射熱；都市森林則透過蒸散作用冷卻空氣。行道樹也能為鄰近建築物減少空調量，降低空氣溫度，降低風速及減少煙霧以增進城市空氣品質。植栽尚可降低建築用電量，當都市電力需求高峰期，日最高氣溫若上升 1℃則用電量約增加 5-8％。

把植物找回來，就是解決都市熱島效應最有效、最無副作用的方法。聯合國環境計畫研究指出，當綠屋頂率達70﹪時，整個城市的CO2含量將減少80﹪，而熱島效應將完全消失。這種驚人的效益，相較於僅僅只是利用太陽能發電，顯得更有附加價值。