İklim modelleri atmosfer, okyanuslar, buzullar ve kara yüzeyi arasındaki enerji ve madde alışverişini matematiksel olarak temsil eder. Çok sayıda fiziksel süreç aynı anda hesaba katılır.
Geleceğe ilişkin sonuçlar sera gazı salımı, nüfus ve enerji kullanımı gibi farklı senaryolara göre değişebilir. Bu nedenle modeller tek bir kesin gelecek değil, olası gelişim aralıkları üretir.
Modellerin değeri günlük hava durumunu yıllar öncesinden tahmin etmekten çok, uzun dönemli eğilimleri ve riskleri karşılaştırmalı biçimde değerlendirmektir.