Los científicos estudian cómo está cambiando el clima del planeta de distintas formas. Aunque cada método tiene algunas incertidumbres, todos sugieren una historia similar - que la Tierra se ha calentado dramáticamente en los últimos 140 años, y que en la actualidad es más cálida que en los últimos 600 años.
Algunos científicos trabajan con satélites para develar algo sobre el cambiante clima de la Tierra. Aunque el registro satelital es muy corto (unos 20 años) y difícil de interpretar debido a cambios en los instrumentos y órbitas, los últimos estudios satelitales confirman la misma historia, el globo terráqueo se está calentando.
El registro instrumental de la temperatura, que llega hasta el siglo 19, nos brinda una clara indicación: la media de las temperaturas anuales del aire en superficie del planeta ha subido aproximadamente 0.5 °C (0.9°F) desde 1860.
Los datos paleoclimáticos proveen una confirmación independiente de este calentamiento reciente, y también ubican el calentamiento del siglo XIX al XX (1860 al presente) en el contexto de los últimos siglos y del último milenio. El registro paleoclimático no sólo nos permite ver las fluctuaciones de la temperatura global a lo largo de los últimos siglos, sino que también permite a los científicos examinar el clima del pasado aún más lejos en el tiempo. Esta perspectiva es una capacidad importante en nuestra búsqueda para comprender las posibles causas del calentamiento global en el siglo XX. Podemos mirar los supuestos períodos cálidos en el pasado distante (por ej. 1.000, 6.000, 125.000 y aún 165.000.00 de años atrás) para tratar de encontrar indicios de procesos naturales que podrían estar causando el calentamiento global que ahora experimentamos. Hasta ahora, los paleoclimatólogos no han podido encontrar ninguna explicación climática natural para el calentamiento actual.