O sistema climático terrestre muda em resposta a variações em fatores externos incluindo variações na sua órbita em torno do Sol, erupções vulcânicas, e concentrações atmosféricas de gases do efeito estufa. As causas detalhadas do aquecimento recente continuam sendo uma área ativa de pesquisa, mas o consenso científico identifica os níveis aumentados de gases estufa devido à atividade humana como a principal causa do aquecimento observado desde o início da era industrial. Essa atribuição é mais clara nos últimos 50 anos, para os quais estão disponíveis os dados mais detalhados. Contrastando com o consenso científico, outras hipóteses foram avançadas para explicar a maior parte do aumento observado na temperatura global. Uma dessas hipóteses é que o aquecimento é resultado principalmente da variação na atividade solar.
Nenhum dos efeitos produzidos pelos fatores condicionantes é instantâneo. Devido à inércia térmica dos oceanos terrestres e à lenta resposta de outros efeitos indiretos, o clima atual da Terra não está em equilíbrio com o condicionamento que lhe é imposto. Estudos de compromisso climático indicam que ainda que os gases estufa se estabilizassem nos níveis do ano 2000, um aquecimento adicional de aproximadamente 0,5 °C ainda ocorreria.
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