對氣候變化影響的因素來自多方麵，包括太陽輻射、地球運行軌道變化、造山運動、溫室氣體排放等。由於地表許多間接影響氣候的因素反應較慢，如海洋溫度變化、冰山融化等，所以，氣候變遷相對直接影響氣候的因素變化來說，可能要等幾個世紀，設置更長的時間才能顯現出來。
大氣環流
大氣環流就是大氣中主要氣流的總情況，它有由西向東流動的緯向環流，也有沿著經圈的南北環流。我國廣大地區氣溫的高低，主要決定於經向環流即西伯利亞冷氣流的強弱。它們一般來自北冰洋的厚層冷空氣，它們先在西伯利亞北部和蒙古積聚，使大陸高氣壓加強。當西風帶較強的波動向東推進時，常使低層大陸高壓分裂，導致冷空氣爆發南下侵入我國，這種強大的寒潮是我國冬半年主要的災害性天氣，給人民的生產和生活影響極大。
大氣環流歐洲的氣候則因墨西哥灣暖流的輸熱作用比同緯度的我國東北一帶暖和得多。如處於北緯48°58′的法國巴黎，1月平均氣溫是3.1℃，7月平均氣溫是19℃，年較差為15.9℃；而緯度相近的我國北緯47°23′的黑龍江齊齊哈爾，1月平均氣溫則是-19.6℃，7月平均氣溫是22.6℃，年較差達42.2℃，齊齊哈爾1月氣溫比巴黎要低22.7℃。近100年來，由於墨西哥灣暖流在大氣環流變化的影響下顯著加強，使得輸向北極的熱量大為增加，北極氣溫的升高和積冰量的減少，從西伯利亞向南侵入我國的冷空氣也有了顯著的減弱，這成為20世紀20~40年代我國氣候增暖的主要原因。
大陸漂移
經過幾百萬年，地球大陸板塊漂移，造成陸地和海洋位置和麵積的變化，會影響全球大氣環巴拿馬地峽流，從而產生全球或區域性的氣候變化。
海洋的位置對全球的熱量和濕度的轉移有極其重要的作用，因此也對全球氣候起著決定性的作用。例如500萬年前，巴拿馬地峽形成，截斷了太平洋和大西洋之間的聯係，因此造成了墨西哥灣暖流，導致北半球產生冰蓋。更早的石炭紀時期，大陸漂移造成大規模的碳被貯存起來，也因此引發的冰河時期的到來。在超大陸盤古大陸時期，海陸狀態曾經造成“超級季風”產生。
地貌狀態也能影響氣候變化，造山運動形成了山脈，山的存在會造成地形降水，由於隨著地勢增高，氣溫下降，水蒸氣凝結，這種降水是高山冰川形成的主要原因，也使山區形成在不同高度有不同的動物植物群落，形成高山生態係統。
大陸的麵積也對氣候有重要作用，因為海洋熱容量大，可以穩定溫度變化，沿海的年氣溫變化要比內陸小，所以，麵積大的大陸季節性溫度變化要比麵積小的陸地或島嶼大。
太陽輻射
地球上氣候的波動首先和太陽輻射的強弱有關。春、夏、秋、冬四季的輪回，寒、溫、熱三帶的分別，都是因為太陽輻射有強弱的緣故。我國領土北起黑龍江江心，南到曾母暗沙，南北跨49個緯度，從南到北，包括赤道帶、熱帶、亞熱帶、暖溫帶、溫帶和寒溫帶等6個熱量帶，其中又以溫帶、暖溫帶、亞熱帶麵積最廣，這是使我國成為氣候類型多樣，氣候資源特別豐富的基本因素。過去以為日珥地球上每一個部分所接受的太陽放射出的輻射能可以太陽常數來衡量。近年來，發現太陽黑子、光斑、日珥等的多少，象征著太陽活動的強弱，由此得出了太陽的11年周期變化，大氣中的磁暴、北極光和遊離層均與之有關。黑子多時則磁暴與北極光也多，此時遊離層發生擾動。其下的臭氧層則吸收大量紫外光線，使高空的同溫層溫度驟然增高而影響到大氣環流，從而影響地麵上的溫度和雨量分布。