Vários gases de efeito estufa afetam diretamente o aquecimento global. A maioria dos efeitos atmosféricos adversos é desencadeada pela queima de combustíveis fósseis, que contêm contaminantes nocivos à camada de ozônio, que contém o ar que respiramos. Liberação de CO2, metano, óxido nitroso, enxofre e fuligem de carbono contribuem para o aquecimento. Ambiente biológico da Terra e sociedade enfrentarão mudanças severas se a tendência continuar.
O aquecimento pode aquecer países em latitudes norte, com temperaturas sazonais mais frias. Insetos transmissores de doenças migram para norte, invadindo novos territórios. Trazem pragas e doenças novas e complexas, que dizimam culturas, plantas suscetíveis, animais e humanos. Doenças como malária, não erradicadas, podem reemergir e tornar-se mais difíceis de controlar.
Temperatura elevada da superfície do mar fundirá mais frequentemente com correntes continentais mais frias. Condição causará mais frentes de tempestade, aumentando furacões. Aumento ocorreu em 2004 e 2005. Furacões danificam ecossistemas, causam danos à propriedade e mortes de humanos e animais.
Aquecimento global aumenta probabilidade de ondas de calor extremas e secas em áreas não conhecidas por elas. Enquanto alguns locais receberão mais precipitação, outros terão secas diminuindo chuvas, afetando crescimento de culturas e flora natural. África e partes da Europa terão seca aumentada, mas África sofrerá mais por histórico de seca. Guerras podem eclodir por direitos de água e terras premium.
Derretimento causará elevação definitiva do nível do mar. Com derretimento completo de geleiras e neve, 24 milhões de km³ de água entrariam nos oceanos. Resultaria em elevação de ~70 metros. Inundações não aconteceriam de uma vez, mas áreas costeiras de todos países seriam gradualmente afetadas, inundando áreas turísticas, estaleiros, moradias e indústrias. Cidades portuárias severamente afetadas: Calcutá, Bombaim, Xangai e Miami.
Oceanos, pelo derretimento, dessalinizariam com maior indução de água doce. Dessalinização perturbaria fluxo da Corrente do Golfo, que resfria certas áreas continentais e aquece outras. Desregularia equilíbrio térmico, parando corrente. Estações encurtariam ou alongariam, contrárias aos ciclos regulares. Nordeste dos EUA e Europa Ocidental esfriariam consideravelmente. Rotas migratórias de aves mudariam, com possíveis mudanças em comportamento de acasalamento e desova.
Aquecimento mudaria padrões climáticos e variações sazonais a ponto de plantio e colheita tornarem-se imprevisíveis. Vegetais e frutas que precisam de climas certos e estações adequadas morreriam prematuramente ou produziriam colheitas atrofiadas e subnutridas, impróprias para consumo. Fome resultaria em escala planetária massiva.
Com calotas diminuídas ou ausentes, absorção de calor pela superfície terrestre aumentaria globalmente. Cor branco do gelo reflete luz solar de volta à atmosfera. Cores escuras absorvem calor, como superfície do oceano. Temperaturas aumentadas no Ártico afetariam animais que não se adaptam, ameaçando espécies já em perigo ou enfraquecendo nativas. Muitas plantas não polinizariam com temperaturas elevadas.