A Föld klímájának, éghajlatának tartós és jelentős mértékű megváltozását értjük klímaváltozás alatt. A klímaváltozás lehet helyi (lokális), regionális (pl. földrészekre kiterjedő) vagy globális (az egész Földre) kiterjedő.
A változás érintheti az átlagos hőmérsékletet, az átlagos csapadékot vagy a széljárást. Az éghajlatváltozás jelentheti az éghajlat változékonyságának módosulását is. Egy adott klímaváltozás végbemehet akár néhány évtized alatt is. Klímaváltozás történhet a Földön végbemenő természetes folyamatok (pl. a földrészek tektonikus mozgása) következményeként, a bolygót érő külső hatások (pl. változások a Nap sugárzásának erősségében) eredményeképpen, vulkáni tevékenység következében vagy akár emberi tevékenység eredményeképpen (pl. az üvegházgázok termelése ilyen emberi tevékenység).
A klímaváltozás kifejezést általában az éghajlat napjainkban végbemenő változására használjuk, mely változások alapján nem lehet hosszabb idejű, pl. több évszázados vagy évezredeken átívelő trendekre következtetni.