As temperaturas globais tanto na terra como no mar aumentaram em 0,75 °C relativamente ao período entre 1860 e 1900, de acordo com o registro instrumental de temperaturas. Esse aumento na temperatura medido não é significativamente afetado pela ilha de calor urbana. Desde 1979, as temperaturas em terra aumentaram quase duas vezes mais rápido que as temperaturas no oceano (0,25 °C por década contra 0,13 °C por década ). Temperaturas na troposfera mais baixa aumentaram entre 0,12 e 0,22 °C por década desde 1979, de acordo com medições de temperatura via satélite. Acredita-se que a temperatura tem sido relativamente estável durante os 1000 anos que antecederam 1850, com possíveis flutuações regionais como o período de calor medieval ou a pequena idade do gelo.
Tendências (1979-2005):
- global: 0,163 ± 0,046°C/ década, CRU/UKMO (Brohan et al., 2006),
- global: 0,174 ± 0,051°C/ década, NCDC (Smith and Reynolds, 2005), e
- global: 0,170 ± 0,047°C/ década, GISS (Hansen et al., 2001).
- Hemisfério Sul, 0,092 ± 0,038°C/ década, CRU/UKMO (Brohan et al., 2006),
- Hemisfério Sul, 0,096 ± 0,038°C/ década, NCDC (Smith and Reynolds, 2005), e
- Hemisfério Norte, sobre terra: 0,328 ± 0,087°C/ década, CRU/UKMO (Brohan et al., 2006),
- Hemisfério Norte, sobre terra: 0,344 ± 0,096°C/ década, NCDC (Smith and Reynolds, 2005),
- Hemisfério Norte, sobre terra: 0,294 ± 0,074°C/ década, GISS (Hansen et al., 2001), e
- Hemisfério Norte, sobre terra: 0,301 ± 0,075°C/ década, Lugina et al. (2006).
Baseado em estimativas do Instituto Goddard de Estudos Espaciais da NASA (Goddard Institute for Space Studies, no original), 2005 foi o ano mais quente desde que medições instrumentais confiáveis tornaram-se disponíveis no fim do século XIX, ultrapassando o recorde anterior marcado em 1998 por alguns centésimos de grau. Estimativas preparadas pela Organização Meteorológica Mundial e a Unidade de Pesquisa Climática da Universidade de East Anglia concluíram que 2005 foi o segundo ano mais quente, depois de 1998.
Emissões antropogênicas de outros poluentes - em especial aerossóis de sulfato – podem gerar um efeito refrigerativo através do aumento do reflexo da luz incidente. Isso explica em parte o resfriamento observado no meio do século XX, apesar de que o resfriamento pode ser também em parte devido à variabilidade natural.
O paleoclimatologista William Ruddiman argumentou que a influência humana no clima global iniciou-se por volta de 8'000 anos atrás, com o início do desmatamento florestal para o plantio e 5'000 anos atrás com o início da irrigação de arroz asiática. A interpretação que Ruddiman deu ao registro histórico com respeito aos dados de metano tem sido disputado.