पृथ्वी का जलवायु इतिहास बर्फ और आग के बीच बदलता रहता है। मनुष्य जिस वर्तमान हिमयुग में है (दोनों ध्रुवों पर बर्फ की परत के साथ) वह पृथ्वी के 4.5 अरब साल के इतिहास में दुर्लभ है। अधिकांश समय, पृथ्वी बर्फ रहित गर्म दुनिया है।
66 मिलियन वर्ष पहले क्रेटेशियस अवधि के दौरान, वैश्विक औसत तापमान 36 डिग्री सेल्सियस और ध्रुवीय समुद्र का तापमान 27 डिग्री सेल्सियस तक पहुंच गया था। डायनासोर गर्म वातावरण में पनपे। हालाँकि, सभी गर्म अवधियाँ इतनी अनुकूल नहीं होतीं - 270 मिलियन वर्ष पहले पर्मियन के अंत में, सुपर ज्वालामुखी विस्फोटों के कारण वैश्विक तापमान 10°C बढ़ गया, जिससे पृथ्वी के इतिहास में सबसे गंभीर सामूहिक विलुप्ति की घटना शुरू हो गई, जिसमें 95% समुद्री जीवन और 70% स्थलीय जीवन गायब हो गया।
पृथ्वी का तापमान विनियमन "कार्बन चक्र" पर निर्भर करता है: कार्बन डाइऑक्साइड रासायनिक अपक्षय के माध्यम से चट्टानों में अवशोषित होता है और ज्वालामुखीय गतिविधि के माध्यम से फिर से जारी होता है। इस तंत्र ने पृथ्वी को लंबे समय तक अपेक्षाकृत स्थिर जलवायु बनाए रखने की अनुमति दी है, लेकिन यह कई बार नियंत्रण से बाहर भी हो गई है। 2.4-2.1 अरब साल पहले, पृथ्वी ने "स्नोबॉल अर्थ" घटना का अनुभव किया था, जिसमें पूरे ग्रह पर बर्फ की चादरें ढकी हुई थीं और तापमान -50 डिग्री सेल्सियस तक कम था। वैज्ञानिकों का अनुमान है कि यह प्रकाश संश्लेषक सूक्ष्मजीवों द्वारा मीथेन (उस समय की मुख्य ग्रीनहाउस गैस) का उपभोग करने के कारण हो सकता है, जिससे तेजी से वैश्विक शीतलन हो रहा है। 252 मिलियन वर्ष पहले पर्मियन काल के अंत में, साइबेरियाई ज्वालामुखी एक मिलियन वर्षों तक फूटते रहे। कार्बन डाइऑक्साइड के कारण तापमान 10°C तक तेजी से बढ़ गया, जिससे 95% समुद्री प्रजातियाँ विलुप्त हो गईं - स्मिथसोनियन इंस्टीट्यूशन ने इसे "सबसे खराब सामूहिक विलुप्ति" कहा।
औद्योगिक क्रांति के बाद से मानवीय गतिविधियों ने पृथ्वी की जलवायु को तेजी से बदल दिया है। वायुमंडलीय कार्बन डाइऑक्साइड सांद्रता 280ppm से बढ़कर 426ppm हो गई है, और वैश्विक औसत तापमान 1.47°C बढ़ गया है। . यदि उत्सर्जन जारी रहता है, तो वे 2100 में 600-1000पीपीएम तक पहुंच सकते हैं, जिससे तापमान 4 डिग्री सेल्सियस बढ़ जाएगा। इसी तरह की स्थिति 55 मिलियन वर्ष पहले पैलियोसीन-इओसीन थर्मल मैक्सिमम (पीईटीएम) के दौरान हुई थी, जब वैश्विक तापमान आज की तुलना में 5-8 डिग्री सेल्सियस अधिक था और पारिस्थितिक तंत्र काफी हद तक पुनर्गठित थे।
भविष्य में, पृथ्वी का "कार्बन थर्मोस्टेट" अंततः विफल हो जाएगा। लगभग 500 मिलियन वर्षों में, कार्बन डाइऑक्साइड सांद्रता पौधों की जीवित रहने की सीमा से कम हो सकती है; 1 अरब वर्षों में, जैसे-जैसे सूर्य चमकीला होगा, पृथ्वी अत्यधिक उच्च तापमान की अपरिवर्तनीय अवधि में प्रवेश करेगी, और जीवन को गंभीर चुनौतियों का सामना करना पड़ेगा।
मनुष्य पृथ्वी को अज्ञात क्षेत्र में धकेल रहे हैं, लेकिन इतिहास बताता है कि पृथ्वी अंततः ठीक हो जाएगी - लेकिन यह मानव सभ्यता के निशान नहीं छोड़ेगी।