La investigación moderna sobre la variación y el cambio climático se basa en una variedad de líneas de investigación empírica y teórica.
Una línea de investigación es el análisis de datos que registran cambios en la atmósfera, los océanos y el clima desde aproximadamente 1850 hasta el presente.
En una segunda línea de investigación, la información que describe los cambios paleoclimáticos se obtiene de fuentes indirectas, como sedimentos oceánicos y lacustres, granos de polen, corales, núcleos de hielo y anillos de árboles.
Finalmente, se puede usar una variedad de modelos teóricos para investigar el comportamiento del clima de la Tierra en diferentes condiciones.
Estas tres líneas de investigación se describen en las próximas entradas: