Ως αποτέλεσμα της υπερθέρμανσης του πλανήτη, η κλιματική αλλαγή σχετίζεται με μακροπρόθεσμα καιρικά φαινόμενα στη Γη, όπως η θερμοκρασία, η στάθμη της θάλασσας και ο υετός.
Το κλίμα της γης έχει αλλάξει ριζικά πολλές φορές από τότε, πριν από 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια, που σχηματίστηκε ο πλανήτης. Διακυμάνθηκε μεταξύ θερμών περιόδων και περιόδων παγετώνων· οι κύκλοι αυτοί διαρκούσαν κάθε φορά δεκάδες χιλιάδες ή εκατομμύρια χρόνια. Κατά τα τελευταία 150 έτη (τη λεγόμενη «βιομηχανική εποχή») οι θερμοκρασίες αυξήθηκαν ταχύτερα από ό,τι σε οποιαδήποτε άλλη εποχή.
Ο κύριος αντίκτυπος της κλιματικής αλλαγής είναι η αύξηση της παγκόσμιας θερμοκρασίας του πλανήτη, η οποία έχει αυξηθεί κατά 1,1 °C από την προβιομηχανική περίοδο και μετά. Η περίοδος 2010-2020 θα είναι μία δεκαετία ιδιαίτερης αύξησης της παγκόσμιας θερμότητας, ενώ το 2019 θα είναι το δεύτερο θερμότερο έτος που καταγράφηκε ποτέ. Αν συνεχιστεί η τρέχουσα τάση ανόδου της θερμοκρασίας, οι θερμοκρασίες θα μπορούσαν να αυξηθούν κατά 3-5 °C μέχρι το τέλος του τρέχοντος αιώνα, με πιθανές καταστροφικές συνέπειες. Συγκριτικά, 5 °C είναι η αύξηση θερμοκρασίας που παρατηρήθηκε κατά τα τελευταία 10 000 έτη.
Οι όλο και μεγαλύτερες θερμοκρασίες έχουν ως αποτέλεσμα το λιώσιμο των πάγων στους πόλους, που με τη σειρά του προκαλεί άνοδο της στάθμης της θάλασσας, οδηγώντας σε πλημμύρες και απειλώντας τα παράκτια περιβάλλοντα. Η κλιματική αλλαγή συμβάλλει επίσης στην αύξηση των συχνών και έντονων ακραίων καιρικών φαινομένων, όπως οι καταιγίδες, η ξηρασία, οι καύσωνες και οι δασικές πυρκαγιές. Υπάρχουν πολύ έντονες περιφερειακές διαφορές όσον αφορά τα φαινόμενα αυτά, ενώ ορισμένα μέρη του κόσμου επηρεάζονται περισσότερο από άλλα.
