Les modifications de températures provoqueront la disparition de certaines espèces animales, qui n’auront pas pu s’adapter ou migrer vers des zones plus favorables à leur développement, autant que des espèces végétales, qui ne pouvant pas migrer ne pourront que subir les effets du réchauffement climatique. Si le réchauffement se produit brutalement les disparitions d’espèces seront d’autant plus fréquentes. Les écosystèmes tel la banquise ou la toundra, seront particulièrement touchés et pourraient diminuer voire disparaître.
La plupart des zones du globe vont se réchauffer mais il est également possible que certaines zones se refroidissent. Par exemple, certains météorologues craignent que le "Gulf Stream", courant marin qui réchauffe actuellement le nord de l’Europe ne soit détourné, ce qui provoquerait un refroidissement de cette région.
Les phénomènes climatiques extrêmes (sécheresses, glissements de terrains, inondations,…) deviendront plus fréquents dans les zones habitées. Il ne s’agit pas à proprement parler d’une augmentation du nombre de ces phénomènes, mais d’un déplacement des zones où ils sont susceptibles de se produire. Par exemple, la fonte des glaciers augmentera le débit de certains cours d’eau, ce qui inondera des zones qui étaient jusque ici à l’abri des inondations.
La diminution des précipitations et le réchauffement du climat seront particulièrement néfastes pour les pays chauds. L’agriculture et l’élevage y seront moins productifs, particulièrement dans les pays sous-développés qui ne pourront pas investir dans l’irrigation. Certains pays devront par conséquent réorienter leur production.
L’élévation des températures va permettre à certaines maladies infectieuses de s’étendre. Par exemple, le paludisme, jusqu’ici limité aux régions tropicales, risque de s’étendre aux latitudes moyennes. Cette maladie, causée par un parasite hématozoaire du genre plasmodium, tue annuellement 1,5 à 3 millions de personnes. Les moustiques qui transportent la maladie se développent beaucoup plus rapidement lorsque la température se situe entre 20ºC et 35ºC.
La zone endémique du paludisme pourrait s’étendre au Maghreb, en Turquie et au Moyen Orient, ainsi qu’en Afrique du Sud, au Yucatan (Mexique), en Chine et au Brésil. La maladie pourrait également atteindre des altitudes plus élevées. En 1990, 45% de l’humanité vivait dans la zone endémique du paludisme. Si on conjugue le réchauffement de la planète et l’accroissement démographique, il se pourrait que 60% de la population humaine soit touchée d’ici 2050. Il faut toutefois rester prudent avec ces chiffres, car si le réchauffement est accompagné d’une diminution importante des précipitations, il se pourrait que l’effet inverse se produise.
Dans les pays tempérés, le taux de mortalité hivernal est généralement supérieur au taux de mortalité estival. Si le climat se réchauffe, il se pourrait que cette tendance s’inverse, la mortalité hivernale diminuant et la mortalité estivale augmentant jusqu’à dépasser cette dernière. L’espérance de vie diminuera probablement, en particulier dans les catégories sociales les moins favorisées.