Klimat Ziemi zawsze był zmienny. Epoki lodowcowe przychodziły i odchodziły; nachodziły okresy ocieplenia. Termin „zmiana klimatu” obecnie odnosi się zazwyczaj do gwałtownych zmian obserwowanych od połowy XX wieku, napędzanych głównie przez rosnące stężenie gazów cieplarnianych.

Średnia temperatura powierzchni Ziemi wzrosła o około 1,1 stopnia Celsjusza w porównaniu z poziomem sprzed epoki przemysłowej. Lądolody i lodowce tracą masę. Poziom mórz rośnie. W wielu regionach częściej występują ekstremalne upały. Zmieniają się wzorce opadów – niektóre obszary stają się bardziej wilgotne, a inne bardziej suche.

Zmiany te są śledzone przez stacje naziemne, satelity, boje oceaniczne i rdzenie lodowe. Badania atrybucyjne wiążą większość niedawnego ocieplenia z emisją dwutlenku węgla, metanu i innych gazów przez człowieka. Czynniki naturalne, takie jak erupcje wulkaniczne i zmienność słoneczna, odgrywają mniejszą rolę w tych skalach czasowych.

Strategie adaptacji i łagodzenia skutków zmian klimatu ewoluują w miarę gromadzenia obserwacji.