Историјата на науката за климатските промени датира од почетокот на 19 век, кога научниците првпат станале свесни за леденото време и другите природни промени во претходната клима на Земјата и првпат го откриле ефектот на стаклена градина. Кон крајот на 19 век, научниците за прв пат почнале да тврдат дека човечките емисии на стакленички гасови може да ја променат климата. По ова, биле изнесени многу други теории за климатските промени, на пример, под влијание на вулканската активност и поради промените во сончевата активност. Во 1960-тите, теоретизирањето за ефектите на затоплување на јаглеродниот диоксид станале поубедливи, иако некои научници забележале дека антропогените атмосферски аеросоли (во форма на „загадување“) може да имаат ефект на ладење. Во 1970-тите, научната мисла сè повеќе го фаворизирала затоплувањето како резултат на стакленички гасови. До почетокот на 1990-тите, благодарение на зголемената доверливост на компјутерските модели и набљудувањата кои ја поддржуваат теоријата на Миланкович за леденото време, огромен консензус меѓу научниците било дека стакленички гасови одиграле значајна улога во повеќето климатски промени, а човечките емисии на јаглерод диоксид веќе предизвикувале значително глобално затоплување.
Од 1990-тите, истражувањата за климатските промени вклучиле многу нови дисциплини и се прошириле, во голема мера подобрувајќи го нашето разбирање за причинско-последичните врски, врските со историските податоци и нашата способност нумерички да ги моделираме климатските промени. Последната работа била сумирана во своите извештаи за проценка на Меѓувладиниот панел за климатски промени. Климатските промени се значајна и долготрајна промена во статистичката распределба на временските обрасци во периоди кои се движат од децении до милиони години. Тоа може да се промени во просечните временски услови или во распределбата на времето околу овие просечни услови (на пр., повеќе или помалку екстремни временски настани). Климатските промени се предизвикани од фактори кои вклучуваат океански процеси (како што е циркулацијата на океанот), биотски процеси, промени во интензитетот на сончевото зрачење, вулкански ерупции и промени во природниот свет предизвикани од човекот; Токму овие антропогени промени сега предизвикуваат глобално затоплување, а терминот „климатски промени“ често се користи за да се опише одредена форма на човечко влијание врз природата.
Регионални промени, од антиката до почетокот на 19 век Луѓето долго време се сомневале дека климата на одреден регион може да се менува со векови. На пример, Теофраст, ученик на Аристотел, напишал за тоа како мочуриштата што се исцедиле ги прават одредени области поподложни на замрзнување, а тој исто така сугерирал дека почвата се загрева повеќе кога уништувањето на шумите ја изложува на директна сончева светлина. Научниците од ренесансата и подоцна знаеле дека уништувањето на шумите, наводнувањето и пасењето веќе ги промениле областите околу Средоземното Море во античко време. За нив, ефективноста на човечкото влијание врз локалното време изгледало многу веродостојна .
Примери за најдраматичните промени евидентни во текот на човечкиот живот се случиле во 18-тиот и 19-тиот век, преобразувањето на големи делови од источна Северна Америка од шума во земјоделско земјиште. До почетокот на 19 век, многумина верувале дека оваа трансформација ја менува климата во регионот, веројатно на подобро. Кога се отвориле Големите Рамнини, било вообичаена изрека дека „дождот го следи плугот ). Сите не се согласиле со оваа изрека. Некои експерти тврделе дека уништувањето на шумите не само што предизвикува брзо губење на дождовната вода преку неплодни поплави, туку и ги намалува вкупните врнежи. Европските професори од тоа време, секогаш биле подготвени да бараат докази за супериорноста на нивните народи, тврделе дека луѓето од древниот Близок Исток, како резултат на сопствената негрижа, ги претвориле своите некогаш плодни земји во исцрпени пустини.
Во меѓувреме, националните метеоролошки агенции почнале да составуваат збирки на податоци со сигурни набљудувања на температурата, врнежите и слично. Кога овие податоци биле анализирани, тие покажале многу флуктуации, но без постојани долгорочни промени. До крајот на 19 век, научната мисла решително се свртела против верувањето во човечкото влијание врз климата. И без оглед на регионалните ефекти, малкумина претпоставувале дека луѓето можат да влијаат на климата на планетата како целина.
Палеоклиматски промени и теории за нивните причини, 19 век десно|мини| Непостојаните камења биле транспортирани со ледници, иако сега се наоѓаат далеку од нив. Тие ги навеле геолозите да веруваат дека климата се променила во минатото. До почетокот на 18 век, научниците немале поим дека климата на праисториските епохи на некој начин се разликува од модерната. До крајот на 18 век, геолозите пронашле докази за промена на геолошките епохи, што одговаралое на одредени климатски промени. Имало различни конкурентски теории во врска со овие промени, а Џејмс Хатон, чии идеи за циклични промени во огромни временски периоди подоцна биле наречени униформитаризам, било меѓу оние кои откриле знаци на поранешна глацијална активност на места кои во модерното време станале премногу топли за ледниците.
Во 1815 година , Жан-Пјер Пераден прв напишал дека ледниците можеби се одговорни за џиновските камења видени во алпските долини. Додека шетал околу Вал де Бање, видел огромни гранитни карпи кои биле расфрлани низ оваа тесна долина. Била потребна исклучителна сила за да се преместат толку големи камења. Научникот ги забележал лентите на земјата што ледниците ги оставиле зад себе и дошол до заклучок дека силата што ги носела камењата надолу во долините е мраз.
Научната заедница првично ја дочекала неговата идеја со недоверба. Жан де Шарпентие напишал: „Ми се чинеше дека неговата хипотеза е толку необична, па дури и екстравагантна што ја сметав за недостојна за истражување, па дури и за внимание“. И покрај првичното одбивање на Шарпентие, Перадин на крајот го убедил Игназ Венец дека можеби вреди да се обрне внимание на неговиот увид. Венец го убедил Шарпентие, кој пак го убедил влијателниот научник Луис Агасиз дека теоријата на глацијалот има смисла.
Агасиз развил теорија за она што го нарекол „Ледено време“, кога ледниците ја покривале Европа и поголемиот дел од Северна Америка. Во 1837 година, Агасиз бил првиот што научно предложил дека Земјата некогаш доживеала ледено времеE.P. Evans: The Authorship of the Glacial Theory, North American review. / Volume 145, Issue 368, July 1887 . Accessed on February 25, 2008.. Британецот Вилијам Бакленд се обидел да ја прилагоди геолошката теорија на катастрофизмот за да го објасни присуството на камења и други „колувиуми“ како остатоци од библиската поплава. Чарлс Лајел решително се спротивставил на ова со неговата верзија на Хатонскиот униформитаризам, а потоа самиот Бакленд и другите геолози постепено ја напуштиле одбраната на оваа идеја. Посетата на Алпите со Агасиз во октомври 1838 година го убедила Бакленд дека геолошките карактеристики на Велика Британија се предизвикани од минатото замрзнување. Тој и Лајел потоа силно ја поддржале теоријата на Леденото време, која до 1870 година станала општо прифатена.
Во исто време кога научниците за прв пат почнале да размислуваат за климатските промени и леденото време, Жозеф Фурје во 1824 година покажал дека атмосферата на Земјата ја прави планетата потопла отколку ако наместо тоа била вакуум. Фурје сфатил дека атмосферата слободно пренесува бранови на видлива светлина на површината на земјата. Земјата потоа ја апсорбира видливата светлина и емитира инфрацрвено зрачење. Но, атмосферата не може непречено да пренесува инфрацрвени бранови, што значи дека тоа доведува до зголемување на температурата на површината. Тој, исто така, се сомневал дека човечките активности можат да влијаат на климата, иако главно го интересирале промените во користењето на земјиштето. Во своето дело од 1827 година, Фурје забележал: „Подемот и напредокот на човечките општества, дејството на природните сили, може значително да ја променат, и во голем обем, состојбата на површината, распределбата на водата и движењето на големите маси. на воздухот. Ваквите ефекти може да доведат до промени во текот на многу векови во нивото на топлина, бидејќи аналитичките изрази содржеле коефициенти поврзани со состојбата на површината и значително влијаеле на температурата“.
Во 1864 година, Џон Тиндал ја однел работата на Фурје уште еден чекор понапред кога ја испитувал апсорпцијата на инфрацрвеното зрачење од различни гасови. Тој открил дека водената пареа, јаглеводородите (како што е метанот CH4) и јаглеродниот диоксид (CO2) силно го блокираат зрачењетоJohn Tyndall (1872) "Contributions to molecular physics in the domain of radiant heat". Некои научници сугерирале дека леденото време и другите големи климатски промени биле предизвикани од промените во количината на гасови ослободени од вулканската активност. Но, ова било само една од многуте сомнителни причини. Друга причина може да била промената на сончевата активност. Промените во моделите на океанските струи, исто така, можат да објаснат голем дел од климатските промени. Подемот и падот на планинските венци, видливи во текот на милиони години, би можеле да ги променат моделите на ветровите и океанските струи. Или, можеби, климата на континентите немала никаква врска со тоа, туку станала потопла или постудена поради поместувањата на половите (северниот пол се преселил таму каде што бил екваторот или нешто слично). Предложени биле десетици теории.
Во средината на 19 век, Џејмс Крол објавил пресметки кои покажувале како гравитациското влечење на Сонцето, Месечината и планетите суптилно влијаеле на движењето и ориентацијата на Земјата. Наклонот на оската на Земјата и обликот на нејзината орбита околу Сонцето се во корелација токму со циклуси кои траат десетици илјади години. Во некои периоди, северната полутопка добивала малку помалку сончева светлина во текот на зимата отколку во другите периоди. Снег се акумулирал, рефлектирајќи ја сончевата светлина и доведувајќи до самоодржливо ледено време. Сепак, повеќето научници сметале дека идеите на Крол, како и многу други теории за климатските промени, се неубедливи.
Првите пресметки на човечкото влијание врз климатските промени, 1896 година десно|мини| Во 1896 година, Сванте Арениус пресметал дека удвојувањето на содржината на CO во атмосферата ќе предизвика зголемување на температурата на површината на Земјата за 5-6 степени Целзиусови. Кон крајот на 1890-тите, американскиот научник Семјуел Пиерпонт Ленгли се обидел да ја одреди температурата на површината на Месечината со мерење на инфрацрвеното зрачење што доаѓа на Земјата од Месечината. Аголот на Месечината на небото за време на мерењата одредувало колку CO и водена пареа требало да ја поминат радијацијата на Месечината за да стигнат до површината на Земјата. Колку е пониска локацијата на Месечината над хоризонтот, толку е помал резултатот. Ова не претставува новост, бидејќи научниците со децении знаат за апсорпцијата на инфрацрвеното зрачење.