Huvudorsaken till uppvärmningen av jordens klimat är den förändring av luftens kemiska sammansättning som människan orsakar genom utsläpp av växthusgaser, främst koldioxid. Växthusgaserna förstärker atmosfärens förmåga att värma jordytan – den så kallade växthuseffekten blir starkare.
Att temperaturen började stiga under 1900-talets första decennier torde delvis ha berott på ökande solaktivitet och minskande vulkanism. Men av den observerade temperaturförändringen på drygt en grads uppvärmning som nu har ägt rum sedan 1850–1900 uppskattas sådana faktorer ha påverkat med endast någonstans i ett intervall mellan 0,1 grader i kylande riktning och 0,1 grader i värmande riktning.