Vannak olyan vélemények is, amelyek szerint Földünk éghajlata folyamatosan változik. A klímaváltozásban eszerint semmi különös nincsen, többször lezajlott már hasonló bolygónk 4,5 milliárd éves története során.

A legáltalánosabb definíció szerint a klímaváltozás a klíma hosszú távú, tartós változására utal, függetlenül az okoktól. Ennek megfelelően a pár évtizednél rövidebb változások, mint az El Niño nem számítanak klímaváltozásnak. A kifejezést gyakran használják kifejezetten az ember által okozott változások leírására, szemben a természetes folyamatokkal. Ebben az értelemben, és a közpolitikai viták során a klímaváltozás szinonimaként használható a globális felmelegedéssel. Tudományos szempontból a globális felmelegedés csak a hőmérsékleti változásokra utal, míg a klímaváltozás az üvegházhatású gázok által okozott egyéb változásokat is magában foglalja.

Általánosságban a Napból érkező és az űrbe kisugárzódó energia különbsége határozza meg a Föld egyensúlyi hőmérsékletét és klímáját, amit befolyásol az üvegházhatású gázok mennyisége a légkörben. Ezt az energiát a szelek, az óceáni áramlatok és egyéb mechanizmusok szállítják a bolygón, meghatározva ezzel a különböző régiók éghajlatát. A klímát befolyásoló folyamatok között találjuk a napsugárzást, a Föld pályájának változásait, a földfelszín és a kontinentális lemezek változását, a felhőket és az üvegházhatású gázok koncentrációját. Utóbbi növekedéséhez az emberi tevékenység is hozzájárul, ami felgyorsítja a természetes felmelegedést, ezzel gyors tempóban megváltoztatva az éghajlati mechanizmusokat. Ezek mellett számos visszacsatolási mechanizmus is létezik, melyek ezeket a hatásokat felerősítik vagy lecsökkentik. Az éghajlati rendszer számos eleme, mint az óceánok vagy a sarki jégtakarók lassan, míg más elemek gyorsabban reagálnak a változásokra.