Diễn biến ấm lên gần đây đã dồn nhiều loài nước ngọt và trên cạn đến địa cực và những điểm cao hơn. Hàm lượng CO2 khí quyển tăng và mùa sinh trưởng kéo dài dẫn tới phủ xanh toàn cầu, trong khi các đợt sóng nhiệt và hạn hán làm giảm năng suất hệ sinh thái ở một số khu vực. Không rõ tính cân bằng của các hiệu ứng đối lập này trong tương lai ra sao. Biến đổi khí hậu góp phần làm các đới khí hậu khô hơn mở rộng, như việc sa mạc mở rộng ở những miền cận nhiệt đới. Quy mô và tốc độ của ấm lên toàn cầu dễ đang tạo ra những thay đổi đột ngột trong các hệ sinh thái. Tổng quan thì biến đổi khí hậu dự kiến sẽ làm nhiều loài tuyệt chủng.Đại dương ấm lên chậm hơn đất liền nhưng thực vật và động vật ở đại dương di cư đến địa cực nhanh hơn các loài trên cạn. Cũng như trên đất liền, sóng nhiệt ở đại dương xảy ra thường xuyên hơn do biến đổi khí hậu và có ảnh hưởng tiêu cực đến nhiều sinh vật như san hô, tảo bẹ, chim biển. Acid hóa đại dương đang tác động đến những sinh vật tạo vỏ và xương cũng như những rạn san hô, thứ bị tẩy trắng rộng khắp sau những đợt sóng nhiệt. Tảo nở hoa có hại sinh sôi nhờ biến đổi khí hậu cùng phú dưỡng gây thiếu oxy, phá vỡ lưới thức ăn và làm chết hàng loạt sinh vật biển. Các hệ sinh thái ven biển đặc biệt dễ tổn thương khi mà gần một nửa vùng đất ngập nước đã biến mất như hệ quả của biến đổi khí hậu và các tác động của con người.
Diễn biến ấm lên gần đây đã dồn nhiều loài nước ngọt và trên cạn đến địa cực và những điểm cao hơn. Cũng như trên đất liền, sóng nhiệt ở đại dương xảy ra thường xuyên hơn do biến đổi khí hậu và có ảnh hưởng tiêu cực đến nhiều sinh vật như san hô, tảo bẹ, chim biển.