Климатичната система варира чрез естествени, вътрешни процеси и в отговор на вариациите на външни “сили” едновременно породени от човешка ръка и природни фактори. Тези фактори включват слънчева активност, вулканични емисии, вариации в орбитата на земята (орбитални сили) и парникови газове. Детайлните причини за съвременното затопляне остават още арена на изследвания, но научния консенсус идентифицира увеличените нива на парниковите газове породени от човешката активност като главен фактор на влияние.^[11]

Добавянето на въглероден диоксид (CO₂) или метан (CH₄) в земната атмосфера, без други промени, ще направи повърхността на планетата по-топла. Парниковите газове създават естествен парников ефект, без който температурите на Земята биха били с 30 °C (54 °F) по-ниски, така че Земята би била необитаема. Следователно не е коректно да кажем, че съществува дебат между онези, които “вярват в” и “се противопоставят” на парниковия ефект като такъв.

Контрастно на този консенсусен поглед, са били предложени други хипотези за обяснение на по-голямата част от наблюдаваното увеличение в глобалните температуреи, включително: че затоплянето е в обхвата на естествената природна вариация; затоплянето е последователност от редуване с по-предишен студент период, наименован Малкия Ледников Период; и че затоплянето е главно в резултат от вариации на слънчевото лъчение.

Един пример за важен обратен ефект е процесът на леденото-албидо.^[12] Повишението на количеството на CO₂ в атмосферата затопля повърхността на Земята и води до топене на леда при полюсите. При топенето на леда, се появява земя или водата заема освободеното място. Едновременно земята и ‘отворената вода’ имат сравнително по-малка рефлектираща способност от леда, и следователно абсорбират повече слънчево лъчение. Това причинява по-голямо затопляне, което в замяна причинява по-голямо топене, и този цикъл продължава.

Поради термалната инерция на земните океани и бавния отговор на външни индиректни ефекти, текущия климат на Земята не е в равновесие със силата, която оказва увеличената емисия на парникови газове. Изследванията свързани с климата показват, че дори ако парниковите газове се стабилизират на днешните нива на емисия, все още ще има по-натаъшно затопляне от около 0.5 °C (0.9 °F).^[13]