Calentamiento global es un término utilizado habitualmente en dos sentidos:

Es el fenómeno observado en las medidas de la temperatura que muestra en promedio un aumento en la temperatura de la atmósfera terrestre y de los océanos en las últimas décadas.
Es una teoría que predice, a partir de proyecciones basadas en simulaciones computacionales, un crecimiento futuro de las temperaturas.
La denominación "calentamiento global" suele utilizarse habitualmente considerando implicitamente la influencia de la actividad humana. Esta variante antropogénica de la teoría predice que el calentamiento global continuará si lo hacen las emisiones de gases de efecto invernadero. El IPCC asegura que "la mayor parte del calentamiento observado en los últimos 50 años, es atribuible a la actividad humana"[1] . Ciertas simulaciones indican que la principal causa del componente de calor inducido por los humanos se debe al aumento de dióxido de carbono, gas de efecto invernadero (otros gases de efecto invernadero son el vapor de agua o el metano). Sin embargo existen algunas discrepancias al respecto de que el dióxido de carbono sea el principal gas que influencie este efecto o de que sea el efecto invernadero el único que puede provocar este calentamiento global.

La temperatura del planeta ha venido elevándose desde mediados del siglo XIX, cuando se puso fin a la etapa conocida como la pequeña edad de hielo.
Algunas veces se utiliza la denominación cambio climático, que designa a cualquier cambio en el clima. Para indicar la existencia de influencia humana se utiliza el término cambio climático antropogénico.
Calentamiento global y efecto invernadero no son sinónimos. El efecto invernadero acrecentado por la contaminación puede ser, según algunas teorías, la causa del calentamiento global observado.
Aunque la discusión se centra en la temperatura, el calentamiento global o cualquier tipo de cambio climático implica cambios en otras variables: las lluvias globales y sus patrones, la cobertura de nubes y todos los demás elementos del sistema atmosférico. La complejidad del problema y sus múltiples interacciones hacen que la única manera de evaluar estos cambios sea mediante el uso de modelos computacionales que intentan simular la física de la atmósfera y del océano y que tienen una precisión muy limitada debido al desconocimiento actual del funcionamiento de la atmósfera.
El cuerpo multigubernamental y científico encargado de su análisis global es el Panel Intergubernamental del Cambio Climático (IPCC, por sus siglas en inglés de Inter-Governmental Panel on Climate Change) dependiente de la ONU. Una de las consecuencias más notables de su trabajo es el Protocolo de Kyoto, que promueve una reducción de emisiones contaminantes (principalmente gases de efecto invernadero) por parte de los países industrializados. El protocolo ha sido tachado en ciertas ocasiones de injusto, ya que el incremento de las emisiones tradicionalmente está asociado al desarrollo económico, con lo que las naciones a las que más afectaría el cumplimiento de este protocolo podrían ser aquellas zonas menos desarrolladas.