Vụ phun trào Toba dường như trùng với sự khởi đầu của thời kỳ băng hà cuối cùng. Tuy nhiên có những quan điểm khác nhau và chia ra 3 nhóm.

1. Phun trào Toba khởi động thời kỳ băng hà cuối cùng

Michael R. Rampino và Stephen Self cho rằng sự phun trào gây ra "sự làm mát rộng lớn, hay 'mùa đông núi lửa'", dẫn đến giảm nhiệt độ bề mặt trung bình toàn cầu bởi 3-5 °C và tăng tốc quá trình chuyển đổi từ ấm áp đến nhiệt độ lạnh của kỳ băng hà cuối cùng [14].

Các bằng chứng từ lõi băng Greenland cho thấy một khoảng thời gian cỡ 1.000 năm có δ18O thấp và bụi lắng tăng ngay lập tức sau vụ phun trào. Đợt phun trào này có thể đã gây ra nhiệt độ lạnh (stadial) trong khoảng thời gian 1.000 năm, trong đó 200 năm tầng bình lưu khí quyển bị tác động bởi núi lửa Toba [15]. Rampino và Stephen Self cho rằng sự lạnh đi toàn cầu đã có ngay vào thời điểm của vụ phun trào, nhưng quá trình này còn chậm; và YTT "có thể là cú hích đẩy nhanh hệ thống khí hậu chuyển từ ấm sang trạng thái lạnh" [16]. Clive Oppenheimer thì bác bỏ giả thuyết phun trào đã kích động thời kỳ băng hà cuối cùng [17], song ông vẫn đồng ý nó có thể là nguyên nhân cho một thiên niên kỷ khí hậu mát lạnh vào trước sự kiện Dansgaard-Oeschger thứ 19 [18].

2. Phun trào Toba không khởi động thời kỳ băng hà cuối cùng

Theo Alan Robock ở Đại học Rutgers (Đại học công lập New Jersey) Hoa Kỳ, người viết bài báo Mùa đông hạt nhân, thì phun trào Toba không kích động thời kỳ băng hà cuối cùng. Tuy nhiên các mô phỏng máy tính của ông về vụ thải ra 6 tỷ tấn điôxit lưu huỳnh vào khí quyển, đã dẫn đến kết luận rằng sự giảm nhiệt toàn cầu tối đa khoảng 15 °C xảy ra trong ba năm sau vụ phun trào, và cái lạnh này kéo dài trong nhiều thập kỷ, đã tàn phá cuộc sống [19]. Vì rằng tỷ lệ trôi đoạn nhiệt bão hòa là 4,9 °C/1.000 m cho nhiệt độ trên điểm đóng băng [20], vào thời điểm đó các hàng cây và những dòng tuyết ở thấp hơn khoảng 3.000 m (9,900 ft). Khí hậu hồi phục trong một vài thập kỷ, và Robock không tìm thấy bằng chứng cho thấy thời kỳ lạnh 1.000 năm thấy trong dữ liệu lõi băng Greenland có nguồn gốc từ phun trào Toba. Trái lại, Oppenheimer cho rằng ước tính của một sụt giảm nhiệt độ bề mặt từ 3-5 °C có thể là quá cao và ông đề xuất rằng nhiệt độ chỉ giảm 1 °C thôi [21]. Robock đã chỉ trích phân tích của Oppenheimer, rằng nó được dựa về mối quan hệ nhiệt quá đơn giản [22].

Mặc dù có những ước tính khác nhau, các nhà khoa học nhất trí rằng vụ siêu phun trào ở quy mô Toba tất yếu dẫn đến lớp tro rơi xuống vùng rất rộng lớn và phun khí độc hại vào khí quyển. Nó dẫn đến các hiệu ứng về khí hậu và thời tiết trên toàn thế giới [23]. Dữ liệu lõi băng Greenland hiển thị một sự thay đổi khí hậu đột ngột khoảng thời gian này [24], nhưng không có sự nhất trí rằng sự phun trào trực tiếp tạo ra thời kỳ lạnh 1.000 năm thấy ở Greenland hoặc đã kích hoạt thời kỳ băng hà cuối cùng [22].

3. Phun trào Toba không gây ra thay đổi toàn cầu

Năm 2013 các nhà khảo cổ do Christine Lane từ Đại học Oxford dẫn đầu đã thông báo tìm thấy vi lớp của tro núi lửa như thủy tinh trong trầm tích của hồ Malawi, và khẳng định liên kết tro với siêu phun trào Toba hồi 75 Ka BP, nhưng không thấy thay đổi trong loại hóa thạch gần các lớp tro, những thứ gì đó có thể chờ đợi sau một mùa đông núi lửa nghiêm trọng. Vì thế họ kết luận rằng các vụ phun trào núi lửa lớn nhất được biết đến trong lịch sử của loài người không làm thay đổi đáng kể khí hậu của Đông Phi [25][26]. Christine Lane giải thích rằng "Chúng tôi đã kiểm tra các lát đốm bẩn tại từng khoảng 2 mm, tương ứng với độ phân giải trong thập kỷ, và quét huỳnh quang tia X từng khoảng 200-µm tương ứng với độ phân giải là năm. Chúng tôi quan sát thấy không có thay đổi rõ ràng trong thành phần của bùn hoặc tỷ lệ Fe/Ti, cho thấy rằng không có thay đổi hướng chảy của cột nước do nhiệt xảy ra sau siêu phun trào Toba" [27]. Năm 2015, một nghiên cứu mới về khí hậu của Đông Phi cũng hỗ trợ kết luận này của Lane [28].

Tuy nhiên điều này bị Richard Roberts (Đại học New South Wales, Australia) chỉ trích [29].