تغییرات آب و هوا، هر گونه تغییری بلندمدت در الگوهای میانگین آب و هوا در یک منطقه خاص و یا کل کره زمین است. در واقع تغییر آب و هوا نشان دهنده تغییرات آب و هوای کره زمین و اثرات و پیامدهای آن بر سایر بخش های کره زمین است.
بگذارید کمی ساده تر صحبت کنیم. کره زمین را شامل دو بخش عمده فرض کنید. در واقع اینطور فرض کنید که کره زمین تنها دو شهر دارد. در یکی از این شهرها کشاورزی انجام می شود و در شهر دیگر کارخانه ها قرار دارند. فعالیت کارخانه ها باعث می شود تا هوا به تدریج گرم شود و مثلا تابستان های گرم تری داشته باشیم. این امر باعث می شود تا مثلا برف های کوه های اطراف آب شود و به صورت سیل در اواخر تابستان جاری شوند و منطقه کشاورزی را بپوشانند. همانطور که می بینید با آنکه مقصر این رخداد منطقه صنعتی است اما عواقبش گریبان گیر منطقه کشاورزی شده است.
امروزه، در علم تغییرات آب و هوای مدرن تلاش می شود تا دلایل اصلی برخی تغییرات مشاهده شده در آب و هوا در سال های گذشته بررسی شود. مواردی مانند افزایش گازهای گلخانه ای، از بین رفتن جنگل ها و افزایش میزان آلاینده ها در هوا موضوعاتی اساسی در این زمینه هستند. تصویر ذیل افزایش دمای کره زمین را در بیش از صد سال گذشته نشان می دهد.