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Selon la grande majorité des scientifiques, le réchauffement climatique est largement attribué à un effet de serre additionnel, dû aux rejets de gaz à effet de serre et principalement les émissions de CO₂, à cause des activités humaines. Des experts du GIEC ont confirmé le 2 février 2007 que la probabilité que le réchauffement climatique soit dû à l'activité humaine est supérieure à 90%. Leurs conclusions sont tirées des résultats d'expériences avec des modèles numériques.

L'hypothèse d'un lien entre la température moyenne du globe et le taux de gaz carbonique dans l'atmosphère a été formulée pour la première fois en 1894 par Svante Arrhenius. Mais c'est en 1979, lors de la première conférence mondiale sur le climat, qu'est avancée pour la première fois sur la scène internationale l'éventualité d’un impact de l'activité humaine sur le climat.

L'effet de serre est un phénomène naturel. Ce phénomène piège une partie du rayonnement infrarouge émis par la Terre vers l'atmosphère terrestre. Ceci est du aux gaz dits « à effet de serre », qui augmentent ainsi la température de la basse atmosphère (troposphère). Ces gaz sont essentiellement de la vapeur d'eau, et une infime partie est d'origine humaine. Sans cet effet, la température de surface de la Terre serait en moyenne de 33 °C plus faible, soit -18 °C. Actuellement ce phénomène naturel se renforce car la quantité de gaz à effet de serre a augmentée ces dernières années, en particulier le CO₂, naturellement en très faible concentration dans l'atmosphère par rapport à la vapeur d'eau ou au diazote (N₂). Cela a pour conséquence de déséquilibrer le bilan radiatif de la Terre. Cette augmentation des quantités de gaz à effet de serre est due à la combustion de matière carbonée fossile. Cela a été prouvé par l'étude isotopique du carbone dans l'air.

Selon les conclusions des scientifiques du GIEC dans leur rapport de 2001, la cause la plus probable de ce réchauffement dans la seconde moitié du XX^e siècle serait le « forçage anthropique », c'est-à-dire l'augmentation dans l'atmosphère des gaz à effet de serre résultant de l'activité humaine. Il est prévu que le réchauffement planétaire se poursuive au cours du XXI^e siècle mais l'amplitude de ce réchauffement est débattue. Selon les hypothèses retenues et les modèles employés, les prévisions pour les 50 années à venir vont de 1,8 à 3,4 °C

Conséquences brutales

La perte partielle des glaciers polaires pourrait impliquer plusieurs mètres d'élévation du niveau des mers, des changements majeurs dans les côtes et des inondations dans les zones basses, avec des effets plus grands dans les deltas et les îles de faible altitude. Une rapide élévation du niveau des mers ne peut être exclue.

Effets irréversibles

Environ 20 - 30% des espèces évaluées à ce jour sont susceptibles d'être exposées à un risque accru d'extinction si l'augmentation du réchauffement mondial moyen dépasse 1.5-2.5 °C (par rapport à 1980-1999). Avec une augmentation de la température mondiale moyenne supérieure d'environ 3,5 °C, les projections des modèles indiquent des extinctions (40-70% des espèces évaluées) dans le monde entier.