En forsterket drivhuseffekt med tilhørende temperaturstigning representerer en langsiktig og alvorlig utfordring, som det er svært vanskelig å bedømme de fulle konsekvensene av. Det finnes en rekke forsterkende og dempende tilbakekoblingsmekanismer i klimasystemet. Hvordan disse vil reagere på en forsterket drivhuseffekt og oppvarming utgjør et vesentlig usikkerhetsmoment i klimaprediksjoner.
En økning i havnivået som følge av vannets utvidelse ved temperaturøkning samt nedsmelting av innlandsis vil få store konsekvenser for lavereliggende deler av verden, og da spesielt områder som Bangladesh, som allerede i dag jevnlig er utsatt for oversvømmelser. Enkelte lave øyer og øygrupper står i fare for å forsvinne. Havnivået har i løpet av de siste 100 år steget med mellom 10 og 25 cm, og mye av dette kan skyldes global oppvarming.
Den globale fordelingen av temperaturstigningen vil være ujevn, noe som vil kunne endre de store sirkulasjonssystemene i atmosfæren. Dette vil igjen få konsekvenser for fordelingen av nedbør. Sirkulasjonsmønstrene i havene vil også kunne bli påvirket. Blant annet tyder enkelte modellstudier på at Golfstrømsystemet kan komme til å endre intensitet og retning, noe som i så fall kan få store klimatiske konsekvenser i vår del av verden (jf. Golfstrømmen).
Forandringer i klimaet vil samtidig endre livsbetingelsene for planter og dyr. Beregninger tyder på at disse endringene vil skje så raskt at mange organismer ikke vil klare å omstille seg raskt nok til de nye betingelsene, og vi får derfor store tap av biologisk mangfold.
Produksjonsnivået i jordbruk og skogbruk vil endres som følge av endringer i temperatur og nedbørforhold, men det er vanskelig å si noe sikkert om hvordan dette vil arte seg.
Se også klima (klimaendringer).