Za główną przyczynę globalnego ocieplenia klimatu uważa się znaczne nasilenie efektu cieplarnianego, co spowodowane jest zwiększoną koncentracją gazów, uniemożliwiających wypromieniowywanie gromadzonego na Ziemi ciepła. Kolejna z przyczyn to zmiana albedo, czyli współczynnika odbijania światła słonecznego; to zjawisko jest skutkiem zmniejszania się obszarów leśnych, głównie w wyniku ich karczowania i wypalania przez człowieka.
Co prawda już we wcześniejszych okresach zdarzały się na Ziemi stopniowe a czasem nagłe zmiany temperatur: przykładem jest epoka lodowcowa, ludzkość nie miała wtedy praktycznie żadnego wpływu na środowisko, a mimo to klimat się zmienił. Zmiany obserwowane były też w naszej erze (naprzemienne okresy zimniejsze i cieplejsze), mówi się o małej epoce lodowcowej, której największe natężenie przypadło na pierwszą połowę XVII wieku, po roku 1850 nastąpiło ocieplenie przerywane również zimnymi dekadami. Tego typu procesy klimatyczne były najprawdopodobniej efektem zmiennej aktywności Słońca i wulkanów oraz przekształceń w cyrkulacji wód oceanicznych.
Nasilenie efektu cieplarnianego zwróciło jednak uwagę naukowców na działalność ludzką. Dlatego też w dobie wszechobecnych zanieczyszczeń i dotychczasowej beztroskiej emisji gazów cieplarnianych, aktualne zmiany klimatyczne (globalne ocieplenie) zaczęto postrzegać jako efekt naszej działalności.