Uit metingen blijkt dat de wereldgemiddelde temperatuur flink fluctueert, maar dat er sprake is van een stijging. Onderzoekers hebben geprobeerd het opgetreden verloop te verklaren.
In een studie van het KNMI is gekeken naar het effect van variaties van de zonnestraling, van vulkaanuitbarstingen en van El Niño. Daaruit blijkt dat de waargenomen temperatuurtoename in de eerste helft van de twintigste eeuw aan natuurlijke oorzaken kan worden toegeschreven. Er was een afname van vulkaanactiviteit, nadat die aanvankelijk nogal sterk was en een toename van zonneactiviteit.
In de tweede helft van de twintigste eeuw kunnen natuurlijke oorzaken de waargenomen snelle stijging niet verklaren. De zonneactiviteit nam nauwelijks verder toe. Wel zijn er sinds 1960 drie grote vulkaanuitbarstingen geweest. Als we deze factoren aftrekken van de waarnemingen, blijft een signaal over dat consistent is met de verwachte menselijke invloed.
Het Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) stelt dat het uiterst waarschijnlijk is dat het grootste deel van de opwarming sinds het midden van de twintigste eeuw door menselijk handelen is veroorzaakt. Onderzoek van het KNMI geeft aan dat de opmerkelijk warme periode aan het eind van de twintigste eeuw in Nederland deels samenhangt met de wereldwijde opwarming. Dit verklaart ongeveer de helft van de opwarming sinds de jaren zestig. De andere helft hangt samen met de grilligheid van het Nederlandse klimaat.