Klimaatverandering is de verandering van het gemiddelde weertype of klimaat over een bepaalde periode. De verandering manifesteert zich het duidelijkst in een stijging of daling van de gemiddelde temperatuur, veranderingen van luchtstromingen en van de waterkringloop en daarmee van de bewolking en de hoeveelheid neerslag op Aarde. Deze veranderingen hebben invloed op woestijnvorming, wetlands, overstromingen door buiten hun oevers tredende rivieren en de grootte van ijskappen en gletsjers. Op langere termijn hebben klimaatveranderingen ook invloed op zeestromingen, het zeeniveau en het zoutgehalte van het zeewater.
Klimaatverandering kwam in het begin van de 21e eeuw in de belangstelling vanwege een geobserveerde opwarming van de Aarde. Klimaatverandering is niet uniek aangezien het klimaat, net als het weer, continu verandert. In het geologische verleden zijn er perioden geweest waarin het op land meest warm en vochtig was of juist erg heet en droog. Ook zijn er perioden geweest waarin het op Aarde veel kouder was dan nu, zoals tijdens de ijstijden. De verschillen in klimaat gedurende de verschillende perioden zijn het grootst in de poolgebieden en rond breedtegraden waar in de moderne tijd een gematigd klimaat heerst. Ze zijn het kleinst rond de evenaar en tussen de keerkringen.