前者包括了太阳活动的变化、火山活动，以及气候系统内部变率等；后者包括人类燃烧化石燃料以及毁林引起的大气温室气体浓度的增加、大气中气溶胶浓度的变化、土地利用和陆面覆盖的变化等。
引起气候变化的原因，既有自然原因，也有人为原因。
在人为原因中，工业革命以来的人类活动，特别是发达国家工业化过程中的经济活动，包括大量耗费化石能源、砍伐热带森林、生产和使用化工合成产品等，排放大量温室气体，是造成全球气候变化的主要原因。
1、太阳的力量：几乎所有影响地球气候的能量都来自太阳。太阳发出的能量穿过太空，到达地球的大气层。在大气层顶部截获的太阳能中，只有大约40%通过大气层到达地球表面。其余的被大气反射或吸收。太阳的能量输出不是恒定的，它会随着时间的变化而变化，所以它会影响气候。
2、地球轨道的变化：地球围绕太阳的轨道是一个椭圆不是圆，但椭圆会改变形状。有时它几乎是圆的，地球在绕其轨道运行的过程中与太阳保持着差不多相同的距离。在其他时候，椭圆更加明显，因此地球在运行时离太阳越来越近，越来越远。地球离太阳越近，气候就越温暖。
3、地球旋转轴方向的变化：地球绕着一个轴旋转（想象一条连接南北两极的线），但是地球的轴不是垂直的，它倾斜成一个角度。这个角度随着时间而变化，在大约41000年的时间里，它从22.1度移动到24.5度，然后再回来。当角度增加时，夏季变暖，冬季变冷。
4、大气中温室气体的数量：这些包括二氧化碳、甲烷和水蒸气。在这三者中，水蒸气对温室效应的贡献最大，因为它的含量更多。这些气体将太阳辐射（太阳发出的电磁辐射）困在地球大气层中，使气候变暖。对地球温室效应贡献蒸气、二氧化碳、一氧化二氮、甲烷和臭氧
5、海洋中的二氧化碳含量：海洋比大气含有更多的二氧化碳，它们也能从大气中吸收二氧化碳。当二氧化碳在海洋中时，它不像在大气中那样能吸收热量。如果二氧化碳离开海洋回到大气中，就会导致气候变暖。
6、板块构造与火山喷发：随着时间的推移，板块构造过程导致大陆移动到地球上的不同位置。例如，亚欧板块在向北移动，千万年后中国可能变的更冷。板块的运动也会导致火山和山脉的形成，这些也会导致气候的变化。大的山脉会影响全球的空气循环，进而影响气候。温暖的空气可能会被山脉转移到凉爽的地方。火山爆发时，气体和尘埃颗粒进入大气，从而影响气候。火山气体和尘埃的作用可能使地球表面变暖或变冷，这取决于阳光如何与火山物质相互作用。