In particolare è tutt'oggi tema di accese discussioni la reale entità e gli effetti del riscaldamento. Di certo il clima terrestre non si può considerare come un sistema statico avendo presentato nella sua storia cambiamenti graduali ma intensi anche senza l'intervento dell'uomo. Sia ai tempi dell'Impero Romano che nel medioevo le temperature medie erano più alte di oggi, permettendo la colonizzazione della Groenlandia e la coltivazione estesa di viti nell'Europa del Nord. Entrambi questi periodi sono stati seguiti da periodi di raffreddamento climatico: a Londra il fiume Tamigi gelava tanto da permettere il passaggio a cavallo e lo svolgimento di mercati natalizi sul ghiaccio.
Secondo alcuni studiosi gli effetti del riscaldamento climatico antropico potrebbero essere molto maggiori se non vi fosse stata una relativa riduzione dell'irraggiamento solare dovuta all'inquinamento atmosferico. Paradossalmente, una riduzione dell'inquinamento (in particolare degli SOx e del particolato), potrebbe portare ad un aumento delle temperature superiore a quanto ipotizzato
Per approfondire, vedi la voce Oscuramento globale.