Jedes  der  letzten  drei  Jahrzehnte  war  an  der  Erdoberfläche  sukzessive  wärmer  als  alle  vorangehenden Jahrzehnte seit 1850. In der Nordhemisphäre war
1983–2012 wahrscheinlich die  wärmste  30-Jahr-Periode  der  letzten  1400  Jahre  (mittleres Vertrauen)

Die atmosphärischen Konzentrationen von Kohlendioxid, Methan und Lachgas sind auf Werte angestiegen, die seit mindestens den letzten 800 000 Jahren noch nie vorgekommen sind. Die Kohlendioxidkonzentrationen sind seit der vorindustriellen Zeit um 40 % an gestiegen, primär durch die Emissionen aus fossilen Brennstoffen und sekundär durch Netto Emissionen aufgrund von Landnutzungsänderungen. Der Ozean hat ungefähr 30 % des emittierten anthropogenen Kohlendioxids aufgenommen und dadurch eine Versauerung erfahren.

Die Klimamodelle sind seit dem AR4 besser geworden. Die Modelle geben die beobachteten Muster und Trends über viele Dekaden der Erdoberflächentemperatur im kontinentalen Maßstab wieder, einschließlich der stärkeren Erwärmung seit Mitte des 20. Jahrhunderts und der unmittelbar auf große Vulkaneruptionen folgenden Abkühlung (sehr hohes Vertrauen).

Beobachtungs- und Modellstudien der Temperaturveränderung, der klimatischen Rückkopplungen und der Veränderung der Energiebilanz der Erde zusammen geben Vertrauen in das Ausmaß der globalen Erwärmung als Folge des vergangenen und zukünftigen Antriebs.

Der Einfluss des Menschen wurde in der Erwärmung der Atmosphäre und des Ozeans, in Veränderungen des globalen Wasserkreislaufs, in der Abnahme von Schnee und Eis, im Anstieg des mittleren globalen Meeresspiegels und in Veränderungen einiger Klimaextreme erkannt. Die Belege für den Einfluss des Menschen haben seit dem AR4 zugenommen. Es ist äußerst wahrscheinlich, dass der Einfluss des Menschen die Hauptursache der beobachteten Erwärmung seit Mitte des 20. Jahrhunderts war.

Die Änderung der globalen Erdoberflächentemperatur wird am Ende des 21. Jahrhunderts, bezogen auf 1850–1900, für alle RCP-Szenarien außer RCP2.6 wahrscheinlich 1,5 °C übersteigen. Sie wird für RCP6.0 und RCP8.5 wahrscheinlich mehr als 2 °C sein und für RCP4.5 eher wahrscheinlich als nicht 2 °C übersteigen. Die Erwärmung wird unter allen RCP-Szenarien außer RCP2.6 über 2100 hinaus weitergehen. Die Erwärmung wird weiterhin Schwankungen auf Zeitskalen von Jahren bis Jahrzehnten aufweisen und regional nicht einheitlich sein.

Änderungen im globalen Wasserkreislauf als Folge der Erwärmung im 21. Jahrhundert werden nicht einheitlich sein. Die Gegensätze in den Niederschlägen zwischen trockenen und feuchten Regionen und zwischen feuchten und trockenen Jahreszeiten werden zunehmen, auch wenn es regionale Ausnahmen geben kann.

Die Bandbreite der Projektionen der Luftqualität (Ozon und PM2.5 in der bodennahen Luft) wird hauptsächlich durch die Emissionen (einschließlich CH₄) und weniger durch physikalischen Klimawandel (mittleres Vertrauen) bestimmt. Mit hohem Vertrauen wird die Hintergrundkonzentration von bodennahem Ozon durch die Erwärmung global verringert. Hohe CH₄-Werte (wie in RCP8.5) können diese Abnahme kompensieren und die Hintergrundkonzentration des bodennahen Ozons bis zum Jahr 2100 durchschnittlich um ca. 8 ppb (25 % des derzeitigen Niveaus) im Vergleich zu Szenarien mit kleinen CH₄-Änderungen anheben (wie in RCP4.5 und RCP6.0) (hohes Vertrauen). Anhaltspunkte aus Beobachtungen und Modellen weisen darauf hin, dass, wenn alles andere gleich bleibt, lokal höhere Erdoberflächentemperaturen in belasteten Gebieten regionale Rückkopplungen in der Chemie und lokalen Emissionen auslösen werden, welche die Spitzenwerte von Ozon und PM2.5 erhöhen werden (mittleres Vertrauen). Für PM2.5 könnte der Klimawandel die natürlichen Aerosolquellen sowie die Auswaschung durch Niederschläge verändern, aber es kann kein Vertrauensniveau für den Gesamteinfluss des Klimawandels auf PM2.5-Verteilungen angegeben werden.

Der globale Ozean wird sich im 21. Jahrhundert weiter erwärmen. Wärme wird von der Oberfläche in den tiefen Ozean vordringen und die Ozeanzirkulation beeinflussen.

Es ist sehr wahrscheinlich, dass im 21. Jahrhundert bei einem Anstieg der mittleren globalen Erdoberflächentemperatur die arktische Meereisbedeckung weiter an Fläche verlieren und ausdünnen wird und die Schneebedeckung im Frühjahr auf der Nordhemisphäre abnehmen wird. Das Gletschervolumen wird weiter zurückgehen.

Der mittlere globale Meeresspiegel wird im 21. Jahrhundert weiter ansteigen. Unter allen RCP-Szenarien wird die Geschwindigkeit des Meeresspiegelanstiegs die von 1971 bis 2010 beobachtete Geschwindigkeit aufgrund der zunehmenden Ozeanerwärmung und des zunehmenden Massenverlustes von Gletschern und Eisschilden sehr wahrscheinlich übertreffen.

Die kumulativen CO₂-Emissionen bestimmen weitgehend die mittlere globale Erwärmung der Erdoberfläche bis ins späte 21. Jahrhundert und darüber hinaus. Die meisten Aspekte des Klimawandels werden für viele Jahrhunderte bestehen bleiben, auch wenn die Emissionen von Treibhausgasen gestoppt werden. Dies bedeutet einen unabwendbaren Klimawandel von beträchtlichem Ausmaß über mehrere Jahrhunderte hinweg, der durch vergangene, gegenwärtige und zukünftige Emissionen von CO₂ verursacht wird.