Khí hậu trái đất đã thay đổi trong suốt lịch sử. Chỉ trong vòng 800.000 năm qua, đã có tám chu kỳ kỷ băng hà và thời kỳ ấm hơn, với sự kết thúc của kỷ băng hà cuối cùng cách đây khoảng 11.700 năm đánh dấu sự khởi đầu của kỷ nguyên khí hậu hiện đại — và của nền văn minh nhân loại. Hầu hết những biến đổi khí hậu này là do những thay đổi rất nhỏ trong quỹ đạo của Trái đất làm thay đổi lượng năng lượng mặt trời mà hành tinh của chúng ta nhận được.
Biểu đồ này, dựa trên so sánh các mẫu khí quyển chứa trong lõi băng và các phép đo trực tiếp gần đây hơn, cung cấp bằng chứng cho thấy CO2 trong khí quyển đã tăng lên kể từ Cách mạng Công nghiệp
Xu hướng nóng lên hiện nay là khác vì nó rõ ràng là kết quả của các hoạt động của con người kể từ giữa những năm 1800 và đang diễn ra với tốc độ chưa từng thấy trong nhiều thiên niên kỷ gần đây. Không thể phủ nhận rằng các hoạt động của con người đã tạo ra các khí trong khí quyển đã giữ lại nhiều năng lượng của Mặt trời hơn trong hệ thống Trái đất. Năng lượng bổ sung này đã làm ấm bầu khí quyển, đại dương và đất liền, và những thay đổi nhanh chóng và lan rộng trong khí quyển, đại dương, băng quyển và sinh quyển đã xảy ra.
Các vệ tinh quay quanh trái đất và các công nghệ mới đã giúp các nhà khoa học nhìn thấy bức tranh toàn cảnh, thu thập nhiều loại thông tin khác nhau về hành tinh của chúng ta và khí hậu của nó trên toàn thế giới. Những dữ liệu này, được thu thập trong nhiều năm, tiết lộ các dấu hiệu và mô hình của khí hậu đang thay đổi.
Các nhà khoa học đã chứng minh bản chất giữ nhiệt của carbon dioxide và các loại khí khác vào giữa thế kỷ 19. Nhiều công cụ khoa học mà NASA sử dụng để nghiên cứu khí hậu của chúng ta tập trung vào cách các khí này ảnh hưởng đến sự chuyển động của bức xạ hồng ngoại trong bầu khí quyển. Từ những tác động được đo lường của sự gia tăng các loại khí này, chắc chắn rằng mức độ khí nhà kính tăng lên sẽ làm Trái đất ấm lên
Các lõi băng được rút ra từ Greenland, Nam Cực và các sông băng trên núi nhiệt đới cho thấy khí hậu Trái đất phản ứng với những thay đổi về mức độ khí nhà kính. Bằng chứng cổ xưa cũng có thể được tìm thấy trong các vòng cây, trầm tích đại dương, rạn san hô và các lớp đá trầm tích. Bằng chứng cổ đại, hay cổ khí hậu này cho thấy sự nóng lên hiện tại đang diễn ra nhanh hơn khoảng 10 lần so với tốc độ nóng lên trung bình sau kỷ băng hà. Carbon dioxide từ các hoạt động của con người đang tăng nhanh hơn khoảng 250 lần so với từ các nguồn tự nhiên sau Kỷ băng hà cuối cùng.
Kết luận, biến đổi khí hậu là có thật, chúng được thể hiện qua những bằng chứng sau: