Siden 1750, da temperaturmålinger med instrumenter begynte, viser observasjonene at den globale middeltemperaturen ved jordoverflaten har økt med omkring 1,2 °C. Mesteparten av dette har funnet sted etter 1950, høyst sannsynlig på grunn av økt innhold av drivhusgasser i atmosfæren, knyttet til menneskelig aktivitet.

For å beregne en trend i den globale middeltemperaturen, er det viktig at det brukes værstasjoner der det ikke har skjedd store forandringer i omgivelsene siden stasjonene ble opprettet. Værstasjoner i byer brukes ikke, fordi disse gjerne vil ha høyere temperaturer enn områdene rundt. Denne effekten skyldes både at mørke overflater, som for eksempel asfalt, absorberer mer solstråling enn landområdene utenfor byen, og også at overskuddsvarme fra husoppvarming og biler bidrar til høyere temperatur. Den største delen av Jordens overflate er imidlertid hav, og havtemperaturen er basert på en analyse av en rekke målinger utført fra skip, bøyer, og satellitter. Endringen i havtemperaturen kan verifiseres mot det globalehavnivået, siden varmere vann utvider seg og trenger mer plass. Men også endring i snødekke og isutbredelse på land gir en uavhengig bekreftelse på at temperaturen har steget.

For alle de ledende byråene som beregner global middeltemperatur på bakgrunn av bakkeobservasjoner, er 2016, 2020 og 2023 de varmeste årene i en serie som går tilbake til midten/slutten av 1800-tallet.

Satellittmålinger av temperaturen i den midtre del avtroposfæren går tilbake til 1979. Her er 1998 og 2016 de varmeste årene. Disse estimatene er ikke direkte målinger av temperaturen, men beregninger basert på satellittens måling av lys som luftmolekylene avgir ved ulike temperaturer.

Både bakke- og satellittmålinger må homogeniseres, det vil si justeres for forhold som kan ha påvirket den målte temperaturen. For eksempel var ikke termometre i gamle dager nødvendigvis plassert i et skjermet bur slik kravet er i dag. Disse målingene kan dermed ha vist for høy temperatur på grunn av stråling fra omgivelsene, og må av den grunn justeres ned. Satellittdataene må gjennomgå en liknende prosess, fordi det opp gjennom årene har vært mange forskjellige satellitter i drift med forskjellige typer instrumenter, og fordi satellittenes høyde over tid har falt, og endret tidspunktet på døgnet når målingen tas ved et bestemt sted på Jorden.

Oppvarmingen er ikke jevnt fordelt, og noen områder er blitt kaldere, for eksempel et avgrenset område i Nord-Atlanterhavet sør for Grønland. Over land har nattetemperaturer økt mer enn dagtemperaturer, og oppvarmingen har vært sterkest over kontinentene på midlere breddegrader om vinteren og våren.

Varm luft kan inneholde mer vanndamp enn kald luft. Derfor er potensialet for mer nedbør til stede når temperaturen stiger. Observasjonene viser at hyppigheten av kraftig nedbør har økt over de fleste landområder, i takt med oppvarmingen og observert økning av vanndamp i atmosfæren. Mengden nedbør som faller på Jorden globalt har også økt over tid i takt med økt fordampning.

Den globale stigningen i havnivået fra 1901 til 2018 er estimert til 20 centimeter i følge den sjette hovedrapporten til FNs klimapanel, og havnivåstigningen har akselerert og over hele 1900-tallet har stigningen vært raskere enn for noen annet århundre sidensiste istid.

Globalt havnivå steg gjennomsnittlig med 1,8 millimeter per år fra 1961 til 2003. Siden 1993 har stigningen vært raskere med mellom 2,8 og 3,6 millimeter per år, og estimatet i den sjette klimarapporten til FNs klimapanel fra 2021 angir et oppdatert estimat på 3,7 millimeter per år. Redusert isdekke på Grønland og i Antarktis har bidratt til havstigning fra 1993 til i dag. Økt transporthastighet i brearmer på Grønland og i Antarktis bidrar til reduksjon av ismassene i det indre av isbreene, og til at nettovolumet av disse isbreene minker.

Havnivået stiger både på grunn av smelting av innlandsis, men også fordi vannet utvider seg ved høyere temperatur. Siden 2003 har smelting av innlandsis stått for cirka 80 prosent av økningen i havnivået.

Økningen i globalt havnivå for året 2100, sammenlignet med perioden 1995–2014, er ifølge FNs sjette klimarapport estimert til:

Disse estimatene er basert på mange simuleringer med globale klimamodeller, og tallene kan bli enda høyere hvis store ismasser på Antarktis og Grønland kollapser og ender i havet. Havnivåstigningen forventes også å øke mer etter 2100. Det kan være snakk om to meter i 2100 og fem meter i 2150.

ISkandinavia er det fortsattlandheving etter siste istid. Denne er mange steder så stor at flere målestasjoner, blant annet Oslo, har hatt et synkende havnivå de siste 50 til 100 årene.

Endringene imasse ogvolum til de fleste av verdens isbreer viser at disse smelter. På 1990-tallet var det en del kystnære breer i Norge som vokste på grunn av økt vinternedbør. Fra 2000 har det vært et markert skifte for breene i Norge, og en rask tilbakesmelting har blitt observert ved mange breer. De fleste breene er nå mindre enn de har vært på flere hundre år. Ismassene på Grønland smelter også, men iAntarktis har man ulike indikasjoner som peker i ulike retninger. Ismassen er følsom overfor både temperatur rundt frysepunktet og nedbør i form av snø.

Satellittdata viser at sjøisen i Arktis har minket med cirka 40 prosent for september måned fra fra den tidligste 10-årsperioden med satellittobservasjoner, 1979–1988, til den siste 10-årsperioden med data, 2010–2019. Reduksjonen om sommeren er større, med omkring elleve prosent per tiår. Rundt Antarktis har sjøisen økt med 1,5 prosent per tiår. Det er imidlertid regionale forskjeller, med økning på tre prosent iRosshavet, og nedgang på tre prosent i Vest-Antarktis.

Økt nedbør har gitt mindre saltholdig vann som lettere fryser. Dessuten styres isutbredelsen av vind og strøm, som de siste årene har vært slik at de har begunstiget isdannelsen. Forskjellen i geografiske forutsetninger kan forklare de ulike trendene vi ser i nord og sør:Arktis er et hav omringet av land og reduksjonen i sjøis har vært mest dramatisk om sommeren. Om lag 50 prosent av sjøisen her forsvinner i løpet av smeltesesongen.Antarktis er derimot et kontinent omgitt av hav og økningen i sjøis har skjedd om vinteren når det likevel er kaldt og mørkt rund Antarktis. Her smelter cirka 80 prosent av sjøisen hvert år fra vinter til sommer.

Ved en global oppvarming vil havnivået fortsette å stige som følge av havets termiske utvidelse, samt smelting av innlandsis. Beregninger tilsier at stigningen fra dagens nivå og frem til år 2100 vil være mellom 28 og 101 centimeter, avhengig av ulike utslippsscenarier. Uforutsette endringer i dagens isbreer på Grønland og Antarktis kan imidlertid endre dette bildet i stor grad. Men havet vil fortsette å stige lenge etter 2100, og man er nødt til å ta høyde for enda større stigning i fjernere fremtid.

For lavereliggende deler av verden vil havnivåstigningen kunne få store konsekvenser.Bangladesh er allerede i dag jevnlig utsatt for oversvømmelser. Enkelte lave øyer og øygrupper står i fare for å forsvinne, selv om noenkorallrevøyer iStillehavet har vist vekst de siste årene. Dette skyldes at vind og bølger bryter løs deler av korallene og fører dem inn over land. Flere av øyene opplever dermed at fasongen gradvis endres.

Lavtliggende jordbruksland står i fare for å bli liggende brakk på grunn av saltvannsinntrengning.

Landhevingen iSkandinavia etter siste istid ventes enkelte steder å dominere over havnivåstigningen helt fram til midten av dette århundret.

I dag bor det cirka 46 millioner mennesker i flomutsatte områder. En havnivåstigning på 0,5 meter vil innebære at anslagsvis 92 millioner mennesker kommer i risikosonen. Tap av landareal kan bli betydelig for utsatte kyst- og øystater somNederland,Bangladesh ogMaldivene.

Til sammenligning er det beregnet at dersom all polis og alle breer på Jorden en gang skulle smelte helt bort, ville havnivået på Jorden stige med 80–90 meter.

Utbredelsen av arter ognaturtyper endrer seg som følge av athabitatforhold styres av klima og andreabiotiske faktorer. En endring av detbiologiske mangfoldet er derfor også en mulig konsekvens, der også nyeinvasive arter kan etablere seg i områder som tidligere var uegnet.

Ifølge FNs klimapanel kanørkenene bli mer ekstreme ved at de blir varmere, men ikke fuktigere. Det er også beregnet at mellom en tredjedel og halvparten av isbreene kan forsvinne i løpet av de neste 100 år. Dette kan påvirke blant annet hvor ekstrem variasjon det blir i vannføringen i elver og tilgjengelig vann tilvannkraftverk (tilsig) ogjordbruk (tørke).

En global oppvarming kan også føre til større forskjeller i jordbruksproduksjonen mellom ulike områder. Studier tyder på at den totale globale matvareproduksjonen vil kunne opprettholdes, mens den geografiske fordelingen av produksjonen kan bli endret. Dette vil i så fall gi økt risiko for sult og hungersnød i enkelte regioner.

En global oppvarming vil også ha betydelige konsekvenser for menneskers helse, blant annet med økt utbredelse avinfeksjonssykdommer sommalaria.

De siste tiårene harvannkraftverkene i hele Norge fått mertilsig som følge av økning i nedbøren, selv om ikke alt kan utnyttes. Dette har ført til mer vannkraftproduksjon, selv om det er betydelige variasjoner fra år til år. Økningen i tilsig har vært størst om vinteren, samtidig harflommene grunnet snøsmelting blitt noe mindre. Fremover viser prognosene at et varmere og våtere klima vil medføre at tilsiget fortsetter å øke, mens oppvarmingsbehovet vil avta. Mesteparten av økningen i tilsig kan utnyttes til vannkraftproduksjon. Tilsiget har økt raskere de siste tiårene enn klimaframskrivningene. Klimaendringer har generelt mye å si forvannets kretsløp, altså hvordan det har endret og hvordan det videre kommer til å endre dehydrologiske regimene fremover.