Trái đất đã trải qua sự thay đổi khí hậu liên tục kể từ khi thực vật xuất hiện lần đầu tiên. So với ngày nay, lịch sử cổ đại đã chứng kiến Trái đất mát hơn, ấm hơn, khô hơn và ẩm ướt hơn, đồng thời nồng độ CO2 (carbon dioxide ) cao hơn hoặc thấp hơn.[10] Những thay đổi này đã được phản ánh bởi sự thay đổi liên tục của thảm thực vật, ví dụ như các cộng đồng rừng thống trị hầu hết các khu vực trong thời kỳ gian băng và các cộng đồng thân thảo chiếm ưu thế trong thời kỳ băng hà . [11] Các hồ sơ hóa thạch đã chứng minh rằng sự thay đổi khí hậu trong quá khứ là động lực chính của các quá trình hình thành loài và tuyệt chủng.[4][12] Ví dụ nổi tiếng nhất là Sự sụp đổ của Rừng nhiệt đới Carboniferous xảy ra cách đây 350 triệu năm. Sự kiện này đã tàn phá quần thể lưỡng cư và thúc đẩy sự tiến hóa của các loài bò sát.[4]

Tốc độ biến đổi khí hậu là một biến số quan trọng ảnh hưởng đến sự thích nghi và sinh tồn của các loài sinh vật -- biến đổi càng nhanh càng gây nhiều khó khăn và tăng khả năng tuyệt chủng.[13][14] So với hiện đại, biến đổi khí hậu trong quá khứ chậm hơn nhiều lần.[15]