Biến đổi khí hậu có tác động quy mô và sâu sắc đến môi trường, cụ thể đến đại dương, băng, và thời tiết. Sự thay đổi có thể xảy ra dần dần hoặc nhanh chóng. Chứng cứ cho những tác động này đến từ công tác nghiên cứu biến đổi khí hậu trong quá khứ, từ mô hình hóa và những quan sát thời hiện đại. Kể từ thập niên 1950 hạn hán và sóng nhiệt đã xuất hiện đồng thời với tần suất gia tăng. Tình trạng cực kỳ khô hoặc ẩm trong thời kỳ gió mùa ngày càng thấy nhiều ở Ấn Độ và Đông Á. Sức gió và lượng mưa cao nhất từ xoáy thuận nhiệt đới có vẻ đang tăng lên.Mực nước biển đang dâng cao là hệ quả của việc sông băng cùng các phiến băng ở Greenland và châu Nam Cực tan chảy. Giai đoạn 1993 đến 2017 mức dâng tăng theo thời gian, trung bình 3,1 ± 0,3 mm một năm. IPCC dự báo trong kịch bản phát thải rất nhiều thì đến hết thế kỷ 21 mực nước biển có thể dâng cao đến 61–110 cm. Đại dương ấm lên đang đào mòn và đe dọa tháo rời phần cửa sông băng châu Nam Cực, dễ khiến phiến băng tan nhiều và khả năng mực nước biển dâng cao 2 mét vào năm 2100 dưới điều kiện mức phát thải cao.Vì biến đổi khí hậu, băng biển vùng Bắc Cực đã mỏng đi và thu hẹp qua hàng thập kỷ khiến nó trở nên mong manh trước những dị thường bầu khí quyển. Những mùa hè không băng được dự kiến hiếm gặp với mức ấm lên 1,5 °C (2,7 °F) nhưng sẽ xảy ra một lần mỗi ba đến mười năm với mức ấm lên 2,0 °C (3,6 °F). Hàm lượng CO2 khí quyển cao hơn dẫn đến những thay đổi trong hóa học đại dương. Lượng CO2 hòa tan tăng khiến đại dương bị acid hóa. Trong khi đó nồng độ oxy sụt giảm vì oxy ít hòa tan trong nước ấm hơn và những vùng chết thiếu oxy mở rộng do nhiệt độ cao kích thích tảo nở hoa, hàm lượng CO2 cao, khử oxy đại dương, và phú dưỡng.
Biến đổi khí hậu có tác động quy mô và sâu sắc đến môi trường, cụ thể đến đại dương, băng, và thời tiết. Đại dương ấm lên đang đào mòn và đe dọa tháo rời phần cửa sông băng châu Nam Cực, dễ khiến phiến băng tan nhiều và khả năng mực nước biển dâng cao 2 mét vào năm 2100 dưới điều kiện mức phát thải cao.Vì biến đổi khí hậu, băng biển vùng Bắc Cực đã mỏng đi và thu hẹp qua hàng thập kỷ khiến nó trở nên mong manh trước những dị thường bầu khí quyển.