يؤثر الاحتباس الحراري على النُظم البيئية وعلى التنوع الحيوي للنباتات والحيوانات وأشكال الحياة الأخرى فالكائنات الحية تحدد نطاقاتها الجغرافية من خلال التكيف مع بيئتها بما في ذلك أنماط المناخ طويلة الأجل،  فعلى سبيل المثال وجد علماء الأحياء أن أنواعًا معينة من الفراشات والطيور في نصف الكرة الشمالي هاجرت شمالًا لتجنب هذا الارتفاع. كما للتغيُّر المناخي أيضًا دور في التأثير على العمليات البيولوجية في بعض الكائنات.  ويؤثر الاحتباس أيضًا على أنماط الهجرة الموسمية للطيور والأسماك والحيوانات الأخرى،  كل هذه التغيرات التي ذكرت ستؤدي إلى انقراض بعض النباتات والحيوانات مع مرور الوقت.