Forskningen ved GISS legger vekt på en bred studie av globale endring, både de naturlige og menneskeskapte endringer i miljøet som påvirker beboelighet av jorden. Disse effektene kan oppstå innenfor høyst forskjellige tidsskalaer, fra en påtrykk som er engangstilfeller som vulkanutbrudd, til sesongmessige og årlige effekter, som for eksempel El Niño, og videre opp til årtusener for istider.