二十世纪中期以为，全球平均气温上升。
原因可能是人为的。
大气层中主要的温室气体可有二氧化碳(CO2)，甲烷(CH4)，一氧化二氮(N2O)，氯氟碳化物(CFCs)及臭氧(O3)。大气层中的水气(H2O)虽然是天然温室效应的主要原因，但普遍认为它的成份并不直接受人类活动所影响。
受人类活动影响，全球大气CO2，CH4及N2O的浓度自1750年起急剧上升，浓度已大幅超越工业革命前数千年经冰蕊推算的浓度水平。全球CO2的增加主要是由于使用石化燃料及改变土地用途，至于CH4及N2O的增加则与农业有关。
温室气体浓度的增加会减少红外线辐射放射到太空外，地球的气候因此需要转变来使吸取和释放辐射的份量达至新的平衡。这令全球性的地球表面及大气低层变暖。地球表面温度的少许上升可能会引发其他的变动，例如：大气层云量及环流的转变。当中某些转变可使地面变暖加剧(正反馈)，某些则可令变暖过程减慢(负反馈)。
全球平均表面气温在20世纪上升了0.6℃。过去12年中，有11年名列自1850年有全球表面气温仪器记录以来最暖的12年内。过去50年的暖化趋势(每10年0.13℃)是过去100年的两倍。