Le niveau moyen des mers s'élève depuis plus d'un siècle et ce rythme s'est accéléré. Les principales causes sont la dilatation thermique de l'eau de mer due à son réchauffement et l'apport d'eau provenant de la fonte des glaciers et des calottes glaciaires. Depuis le début des années 1990, le rythme d'élévation est en moyenne d'environ trois millimètres par an, avec des variations régionales.

Les variations locales du niveau de la mer peuvent différer de la moyenne mondiale en raison de l'affaissement ou du soulèvement des terres, des modifications de la circulation océanique et des effets gravitationnels liés à la fonte des glaces. Les villes côtières de faible altitude, les petits États insulaires et les écosystèmes de zones humides subissent déjà une augmentation des inondations, de l'érosion du littoral et de l'intrusion d'eau salée dans les aquifères et les sols.

Les projections pour le XXIe siècle dépendent fortement des futures émissions de gaz à effet de serre et de la dynamique encore incertaine des calottes glaciaires du Groenland et de l'Antarctique. Les mesures d'adaptation comprennent des infrastructures de protection, des défenses fondées sur la nature et, dans certaines régions, des relocalisations planifiées. Un suivi continu par satellites et marégraphes permet de suivre l'évolution de la menace.

Une élévation du niveau de l'eau de quelques dizaines de centimètres seulement peut considérablement augmenter la fréquence des inondations côtières lors des tempêtes.