氣候變遷對生態系的衝擊可分為直接影響與間接影響。直接影響指的是氣候變遷透過非生物的環境因子變化，直接影響到生物的生理運作而造成生態系統失去平衡。間接影響則是指其影響促使生態系統進行平衡的干擾機制。生態失調可分為自然失調與人為失調。自然失調是受到重大自然災害的影響，使得生態系統退化，人為影響則是受到人類開發行為的改變，使得生態系統受到干擾。此二種造成生態失調的原因會相互干擾影響，當干擾強度過大、時間過程或者是干擾頻率過於頻繁而超過生態系統所能調適的範圍時，會造成生態失調的情形。

氣候變遷對生物多樣性的衝擊可分為基因、物種、生態系統三個層次。基因層級的多樣性會透過有性生殖及基因突變造成基因的重組，來適應環境的壓力。物種層級則是在氣候變遷之下，改變其生理條件來適應環境變化。生態系統層級則是與生態系統能夠承受與恢復的能力有關。當生物受到環境衝擊時，會透過改變生物的生理時鐘，配合環境型態的改變，例如提早開花或是延長生長季節等等。另外就是改變物種的分布範圍以及分布密度，例如低海拔的動植物往高海拔地區移動，因此使得分布範圍縮減，若本身位於高海拔的動植物沒有更高海拔的地區可移動，則可能無立足之地而遭到滅絕。