Vymírání v důsledku klimatických změn je navrhováno pro mnoho historických událostí. Příkladem je vymření obojživelníků během tzv. karbonského kolapsu deštných pralesů před 305 miliony let, kdy došlo k formaci vyvřelých hornin v okolí Skagerraku. Podobně největší hromadné vymírání, permské vymírání, pravděpodobně způsobily vulkanické Sibiřské trapy. Vymírání mělo nastat i v době, kdy Země procházela fází tzv. sněhové koule a byla z části pokrytá silnou vrstvou ledu, ale vymírání není jisté. Klimatické změny mají jen 7 % podíl na současném vymírání druhů. Některé studie předpokládají vymření 15–37 % suchozemských druhů do roku 2050 v důsledku klimatických změn. OSN však uvádí, že jen 5 % druhů je pouze ohroženo vyhynutím při oteplení klimatu o 2 °C. Velmi ohrožená může být oblast Kapska, Karibiku a tropických And. Klimatické změny mohou nastat vlivem různých okolností, například kolísáním sluneční aktivity, zvýšenou sopečnou činností či výbuchem supervulkánu. K poslední explozi supersopky došlo před asi 74 tisíci lety, kdy explodoval supervulkán Toba, což způsobilo globální ochlazení o 3 až 5 stupňů Celsia (skeptici tvrdí jen o 1 °C) a následné velké vymírání.