Le réchauffement climatique affecte la montée du niveau de la mer de deux façons principales: à travers l’expansion thermale des océans et en raison de la perte de masse des glaciers et de la calotte polaire.

Le Quatrième rapport d’évaluation du Groupe d’Experts Intergouvernemental sur l’Evolution du Climat (GIEC, 2007) prévoit une augmentation de la température globale entre 1.1 et 6.40 degrés Celsius  au cours du prochain siècle, et avec ceci, une réduction dans la quantité de glace. Par conséquent, le niveau des océans risque de monter entre 25 et 58 centimètres avant 2100.

Un tiers de la population du monde vit à moins de 50 kilomètres du littoral et une grande proportion de ceux-ci vit encore plus près de l’eau. Même une augmentation modeste pourrait inonder les régions à basse altitude, accélérer l’érosion côtière, et forcer la relocation des communautés et infrastructures.

Bien qu’on ne sache pas précisément quand la calotte glacière disparaitra, si le Groenland et les plaques de glace de l’Antarctique Est et Ouest venaient à fondre, le niveau de l’océan pourrait augmenter d’environ 65 mètres. Or, l’Agence de Protection Environnementale des Etats-Unis (connu sous le sigle de « EPA ») estime qu’une superficie terrestre proche de 16,000 km2 pourrait être engloutie par une montée des eaux de seulement 60 centimètres. De même, selon les estimations récentes, une élévation de 30 centimètres pourrait causer un retrait de rivage de l’ordre de 61 mètres. Le rapport du GIEC suggère qu’en 2080, l’élévation du niveau des océans à l’échelle mondiale pourrait transformer jusqu'à 33% des cotes en marais ou mangroves.

L’élévation du niveau de la mer va également rendre les villes côtières encore plus vulnérables face aux conditions météorologiques extrêmes (ouragans, etc.) et menace d’anéantir d’importants écosystèmes (marais, mangroves etc.). La montée du niveau des mers est susceptible d’inonder les cotes, d’éroder les régions du littoral, d’accentuer le risque d’inondations et d’augmenter la salinité des estuaires et aquifères. Les îles sont particulièrement touchées par ce phénomène et nombre d’entre elles risquent de perdre leurs réserves d’eau douce en raison de  l’intrusion d’eau salée. En outre, certaines régions côtières basses et les deltas (où les rivières s’écoulent dans l’océan) possèdent  plus de 300 millions d’habitants se trouvant particulièrement menacés  par la montée du niveau de la mer.

Certains pays en voie de développement se trouvent dans une situation précaire en raison de leur niveau proche ce celui de la mer et de leurs faibles ressources financières les empêchant de mettre en place des projets d’adaptation couteux. Parmi les plus vulnérables sont les régions les plus densément peuplés y compris celles localisées près des régions côtières près des deltas, comme le Bangladesh, le Vietnam, la Chine, et l’Egypte.

Pour de nombreuses iles fortement peuplées comme les Philippines ou l’Indonésie, des millions d’individus risquent d’être relogés à cause de la montée des eaux. Plusieurs îles de petite taille (ex : les Maldives dans l’Océan Indien ; les Iles Marshall et Tuvalu dans le Pacifique) risquent de se voir rayer de la carte dans moins d’un siècle si la montée des eaux se poursuit aux taux projetés.