Klimamodel fremskrivninger sammenfattet i den seneste IPCC-rapport viser, at den globale overfladetemperatur er sandsynligt at stige yderligere 1,1-6,4 ° C (2,0-11,5 ° F) i det 21. århundrede. Usikkerheden i dette estimat skyldes brugen af modeller med forskellige følsomhed for koncentrationer af drivhusgasser og brugen af forskellige skøn over fremtidige udledning af drivhusgasser. En stigning i den globale temperatur vil medføre vandstand til at stige og vil ændre mængden og mønsteret for nedbør, formentlig herunder udvidelse af subtropiske ørkener.
Warming forventes at være stærkest i Arktis og ville være forbundet med at fortsætte tilbagetrækning af gletschere, permafrost og havis. Andre sandsynlige virkninger omfatter ændringer i hyppigheden og intensiteten af ekstreme vejrforhold, arter udryddelser, og ændringer i landbruget udbytter. Warming og relaterede ændringer vil variere fra region til region i hele verden, selvom arten af disse regionale forskelle er usikker.
En anden stor verdensomspændende samtidig af den globale opvarmning, og en som i øjeblikket sker, samt at blive forudsagt til at fortsætte, er ocean forsuring, som ligeledes et resultat af moderne stigninger i atmosfærens kuldioxid.
Videnskabelige konsensus er, at menneskeskabt global opvarmning forekommer. Ikke desto mindre fortsætter den politiske og offentlige debat. I Kyoto-protokollen har til formål at stabilisere koncentrationen af drivhusgas at forhindre en "farlig antropogen indvirkning". I november 2009 har 187 stater underskrevet og ratificeret protokollen.