Klimat jest kształtowany przez wzajemne oddziaływanie powierzchni Ziemi i jej atmosfery, ale najbardziej istotny jest przepływ energii, której głównym źródłem jest Słońce. Cyrkulacja atmosferyczna, prądy morskie i zmiany stanu skupienia wody są najważniejszymi czynnikami zmian klimatu. Oprócz uwarunkowań wynikających z rozmieszczenia oceanów i kontynentów, ukształtowania rzeźby oraz przebiegu prądów morskich, coraz większy wpływ ma działalność człowieka, szczególnie wyraźna w skali regionalnej, zwłaszcza w obszarach granicznych między strefami klimatycznymi i roślinnymi (w ekotonach). Tam właśnie niewielkie zmiany mogą spowodować przekroczenie barier ekologicznych, warunkujących możliwość wegetacji.

Globalne zmiany klimatu są najprawdopodobniej rezultatem cyklicznych zmian natężenia promieniowania słonecznego, nakładających się na powolne zmiany kształtu orbity Ziemi. Czas trwania cyklu każdego z tych zjawisk jest różny i dlatego skutkuje niejednakową intensywnością naturalnych zmian klimatu, także ekstremalnych.

Skład chemiczny atmosfery wpływa na klimat, od niego bowiem zależy wielkość promieniowania słonecznego docierającego do powierzchni Ziemi. Jednocześnie procesy geologiczne i biosfera produkują znaczną ilość gazów cieplarnianych. To dzięki nim średnia temperatura roczna najniższych warstw atmosfery wynosi obecnie 15,5°C, a bez nich sięgałaby zaledwie -18°C. Panowałyby zatem warunki, w których życie w obecnej formie nie mogłoby istnieć. Efekt cieplarniany jest więc również procesem naturalnym, który umożliwia rozwój życia na Ziemi. Obecne globalne ocieplenie wynika przede wszystkim z gospodarczej działalności człowieka, skutkującej dopływem do atmosfery dodatkowej porcji gazów cieplarnianych. Ponadto wytwarzane sztucznie freony i halony wpływają niszcząco na ozon ("dziura ozonowa"), a przecież jego obecność w stratosferze stanowi ochronę Ziemi przed szkodliwymi składnikami promieniowania słonecznego.
Utrzymanie atmosfery umożliwiającej życie, zawierającej wystarczającą ilość tlenu i pary wodnej, jest uwarunkowane istnieniem pokrywy roślinnej, zwłaszcza lasów. Obecne warunki klimatyczne umożliwiają pokrycie 58% powierzchni kontynentów przez lasy, ale człowiek zmniejszył tę wielkość do 23%. Odlesianie konieczne dla potrzeb rolnictwa, skutkowało zwiększeniem amplitudy temperatur, zmniejszeniem opadów, rozwojem zjawisk ekstremalnych (susze, deszcze nawalne i ulewy) oraz większą intensywnością i częstością cyklonów tropikalnych.

Znamy wiele przykładów zmian klimatycznych, które w istotny sposób oddziaływały na życie człowieka. Dość wymienić upadek kultur Indusu około 4000 lat temu, koniec cywilizacji Majów na Półwyspie Jukatan czy kolonizację Grenlandii przez Wikingów w czasie ocieplenia w XI-XII wieku.

Krótkotrwałe zmiany klimatu mogą być efektem wybuchu wulkanu, czego przykładem było obniżenie temperatury na półkuli północnej, spowodowane kilkuletnią obecnością chmury popiołów wulkanicznych po wybuchu wulkanu Laki na Islandii w 1783 roku. Na samej Islandii znaczne zmniejszenie insolacji ograniczyło wegetację roślin, a tym samym doprowadziło do wyginięcia 75% zwierząt hodowlanych i 20% ludności.
Niektórych zmian nie da się przewidzieć, ale opracowywane prognozy zmian klimatu uwzględniają wpływ człowieka. Najnowszy raport IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) obarcza gospodarczą działalność ludzi za 90% obecnego ocieplenia klimatu, w tym wskutek zwiększenia emisji gazów cieplarnianych.

W najbliższych kilkuset latach można oczekiwać: