Nguyên nhân khách quan (do sự biến đổi của tự nhiên) bao gồm: sự biến đổi các hoạt động của mặt trời, sự thay đổi quỹ đạo trái đất, sự thay đổi vị trí và quy mô của các châu lục, sự biến đổi của các dạng hải lưu, và sự lưu chuyển trong nội bộ hệ thống khí quyển.
+ Nguyên nhân chủ quan (do sự tác động của con người) xuất phát từ sự thay đổi mục đích sử dụng đất và nguồn nước và sự gia tăng lượng phát thải khí CO2 và các khí nhà kính khác từ các hoạt động của con người.
Như vậy, biến đổi khí hậu không chỉ là hậu quả của hiện tượng hiệu ứng nhà kính (sự nóng lên của trái đất) mà còn bởi nhiều nguyên nhân khác. Tuy nhiên, có rất nhiều bằng chứng khoa học cho thấy tồn tại mối quan hệ giữa quá trình tăng nhiệt độ trái đất với quá trình tăng nồng độ khí CO2 và các khí nhà kính khác trong khí quyển, đặc biệt trong kỷ nguyên công nghiệp. Trong suốt gần 1 triệu năm trước cách mạng công nghiệp, hàm lượng khí CO2 trong khí quyển nằm trong khoảng từ 170 đến 280 phần triệu (ppm). Hiện tại, con số này đã tăng cao hơn nhiều và ở mức 387 ppm và sẽ còn tiếp tục tăng với tốc độ nhanh hơn nữa. Chính vì vậy, sự gia tăng nồng độ khí CO2 trong khí quyển sẽ làm cho nhiệt độ trái đất tăng và nguyên nhân của vấn đề biến đổi khí hậu là do trái đất không thể hấp thụ được hết lượng khí CO2 và các khí gây hiệu ứng nhà kính khác đang dư thừa trong bầu khí quyển.
