主な影響例として、北西太平洋で顕著なサンゴの白化や北上（北半球）・南下（南半球）、寒冷地に生息する動物（ホッキョクグマ、アザラシなど）の減少などが挙げられる。また、日本においては、ブナ林分布域の大幅減少や、農業への深刻な影響も懸念されているカナダのブリティッシュコロンビア大学の研究チームは、温暖化の影響による海中の酸素量減少で、海産魚（600種）の成長が阻害されて平均最大体重が14-24%縮小し（2050年/2000年）、漁獲量が減少する可能性があると発表した。インド洋で24%、大西洋で20%、太平洋で14%、平均最大サイズ縮小の可能性があるとしている。
オランダ、ドイツ北部、デンマーク、バングラデシュ、ベトナムなど海抜以下の地域を抱えた各国、オセアニア諸国、モルディブなどの海抜が低い島を擁する地域の中には、海面上昇が差し迫った問題となっているところもある。既にツバルでは集団移住が計画されている。今後この様な海面上昇による移民（環境難民）の発生が予測されている。なおニュース等で取り上げられるツバルにおける浸水等の被害については、現時点ではローカルな人工的要因が大きいが、これが海面上昇に対する危険性を高めているとされる（ツバル#気候変動を参照）。日本においても1980年代半ば以降、大きな上昇率（3.3mm/年）が観測されている。海面上昇により、高潮・浸水被害の増大や砂浜の消失、河川からの取水への影響や地下水の塩水化、地下構造物への影響など様々な被害が懸念されている。詳しくは海面上昇を参照。
第4次報告書(2007)では、最低18 - 59cmの上昇としている。しかしこれらのIPCCのモデルでは西南極やグリーンランドの氷河の流出速度が加速する可能性が考慮されていない。AR4以降の氷床等の融解速度の変化を考慮した報告では、今世紀中の海面上昇量が1～2mを超える可能性が複数のグループによって指摘されている。なお、気象庁のホームページでは、日本沿岸の海面水位は、1906～2018年の期間では上昇傾向は見られないと明記されている。（気象庁｜海洋の健康診断表 日本沿岸の海面水位の長期変化傾向）
海水準は最終氷期以降の急激な上昇期を過ぎ、過去3千年間は平均0.1－0.2mm/年程度の上昇量であったと見られる。しかし近年の海面水位の平均上昇率は、1961 - 2003年の間で1.8±0.5mm/年、20世紀通して1.7±0.5mm/年に加速している。また1993-2003年の間に衛星高度計により観測された海面上昇は3.1±0.7mm/年と、過去3千年間の平均に対して数十倍に加速している。海水準を変動させる要因は多数あるが、現時点では熱膨張による寄与がもっとも大きい（1.6±0.5mm/年）。ついで氷河と氷帽の融解（0.77±0.22mm/年）、グリーンランド氷床の融解（0.21±0.07mm/年）、南極氷床の融解（0.21±0.35mm/年）の順で寄与が大きく、その他の要因はこれらより小さいと見られている。
地球全体の気温の上昇に伴って海面上昇が予測され、既に上昇速度の増大が観測されている。主な原因は地球温暖化による海水の熱膨張、および陸上の氷床・氷河等の融解速度の増大と見られている。最新の報告では、今世紀中に数十cmから数mの海面上昇幅が予想されている。海面上昇により、海抜の低い地域の海没や浸水被害の増大、難民の増加、地下水の塩水化などの被害が懸念されている。
1929年9月24日、美濃ミッションの教会員の子弟たちが、大垣市中小学校（現大垣市立興文小学校）で行われた県社常葉神社の参拝を拒否した。この事件は『美濃大正新聞』1930年3月13日の報道をきっかけに、各新聞でも報道された。これを受けて日本基督教会大垣教会教会員で安八農学校校長の佐藤信夫は、我々キリスト教徒も迷惑を感じている。神社参拝に反対する必要はない、と述べた。美濃ミッションの児童は3月23日の大垣招魂祭例も拒んだ。これらの事件により9月23日提出した美濃ミッション設立願いはついに認められなかった。1933年、美濃ミッションの子弟が伊勢神宮参拝を偶像であるとして拒んだ。この事件は新聞で大々的に報道された。岐阜県の政治家大野伴睦は「市民は合法的に、実力で美濃ミッションを閉鎖せよ」と述べた。煽動された大垣市地元民は「美濃ミッション排撃の歌:守れ国体、葬れ邪教」を作って美濃ミッションを迫害した。我が国体の尊厳を 害なう彼らミッションの排撃目ざす 我らこそ 使命に生きる国民ぞ血潮漲る憂国の 麋城（びじょう）の健児の力もて倒せミッション倭異奴輩（ワイドハイ） 正々堂々最後までいざ起て勇士時は今 我市四萬の健児らよ邪教の牙城を葬りて 正義の御旗輝かせ — 日本基督教会大垣教会牧師朝倉重雄は、「神社に低頭するのは、キリスト教信仰に何ら差し支えない」として美濃ミッションを非難した。1933年8月21日、神社参拝を拒んだ児童たちは停学になった。同年9月1日、読売新聞は「美濃ミッション 聖書の「神」以外は一切排撃」と題する批判記事を書いた。翌年の1934年1月、美濃ミッションの幼稚園は閉鎖に追い込まれる。ワイドナー宣教師は、病気により1939年死去した。美濃ミッションは解散を命じられたが、戦時中も信仰を守り、妥協せず、日本基督教団に加わることがなかった。1942年3月26日、美濃ミッションの牧師たちは治安維持法違反で投獄された。