Klimafølsomhet blir undersøkt i disse modellene, og dette har stor betydning for hvorfor modellene gir forskjellige prognoser for fremtidig klima. Det er utviklet mange klimamodeller for å håndtere dette, og spesielt knytter det seg usikkerhet til havets opptak av klimagasser, og interne tilbakekoblingsprosesser som demper eller forsterker strålingspådrivet. For å evaluere forskjellige modellers evne til å håndtere klimafølsomhet testes modellene på hvordan de reproduserer fortidens klima. Siste istids maksimum, klimaet gjennom 1900-tallet og siden 2000 blir brukt som referanser. En annen tilnærming er å studere viktige tilbakekoblingsprosesser som har betydning for klimafølsomheten. Det at klimamodellene greier å simulere siste istids maksimum demonstrerer at de er istand til å reprodusere storskala mønstre som er svært forskjellige fra dagens klimatilstand.