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正如所预料的那样，极地地区的气候变化与地球上其它地区相比是变化最显著的地区。北极地区二十世纪100年来的数据表明：绝大多数地区的增温趋势在5°C范围内（极高可信度），降水亦增加（低可信度）。在加拿大东部有一些地区气候冷凉。海冰的覆盖范围每十年减少2.9%，1978-1996年期间海冰的厚度已逐步变薄（高可信度）。据统计，自1915年以来，整个欧亚大陆春季降雪已明显减少（高可信度）。永冻土面积已减少并开始变暖（极高可信度）。在一些地区，永冻层之上的季节性融冻层的厚度增加，形成了新的大范围永冻土融化区。在南极，随着冰架的显著减少，南极半岛气候变暖的趋势十分明显（极高可信度）。在南极大陆，高山陆地植被的范围正在增加（极高可信度）。其它地区变暖趋势不明显。在20世纪50年代中期到70年代初期，南极海冰后退了3个多纬度；不过自从1973年以来，它并没有显著变化（中等可信度）。[16.1.3.2.]
北极对气候变化极端脆弱，像预计的那样，对自然生态以及经济方面的主要影响正迅速显露出来。各种反馈机制将会引起一种放大响应，其结果将对其它系统和人类造成一系列的影响。在陆地和海洋将会带来不同的物种组成，种群分布向极地迁移，人类社区传统的生活方式将受到严重破坏。在北极的发达地区和永冻层极为丰富的冰区，要特别关注以减少正在融化的永冻层所带来的不利影响，如对建筑物和交通的严重破坏（极高可信度）。当然，气候变暖也将会带来一些有利的影响，如减少了对热能的需求。北冰洋海冰大量减少将会对开通北极海洋线路和生态旅游带来好处，这将给北极贸易和当地通讯带来很大的潜在利益。[16.2.5.3, 16.2.7.1, 16.2.8.1, 16.2.8.2]
在南极地区，预测的气候变化将会慢慢地产生影响（高可信度）。因为在较长的一段时间内，这些影响都将会发生，即使在温室气体排放已经稳定后，这些影响也将会继续持续较长时间。例如，对极地大冰原和全球海洋环流式的影响将是缓慢而持久的，在未来的几个世纪内这都将是不可逆转的，并且会引起世界其它地方的变化，包括海平面上升。据观测，南极半岛周围的冰架将会进一步大量减少，随着生物活动的加强和鱼类生长速率的提高，变暖的气温和海洋冰块的大幅度减少很可能还会对南部海洋的生态和自然海洋产生长期影响。[16.2.3.4, 16.2.4.2]
极地地区包含许多气候变化的驱动因子。据预测，由于复杂的物理和生物学过程的作用，大洋洲南部吸收的碳将大量减少。由水分含量变化所引起的冻土地带的温室气体排放、暴露的沼泽的分解以及永冻层融化都将增加。高反射率的冰雪范围减少，将会加大变暖的趋势（极高可信度）。由北极增加的径流量和雨量、南极冰架的融化、以及海洋冰块的减少，将淡化海水，其结果将减缓北大西洋和大洋南部的温盐环流，并且减少深层海水的交换量。[16.3.1]
自然极地生态系统对气候变化的适应主要是通过物种的迁移和改变物种的组成。一些物种可能濒危（如海象、海豹、极地熊）而另外一些物种则可能会壮大起来（如北美驯鹿和鱼类）。尽管这些变化可能对许多当地生态系统和特殊物种造成破坏，但未来气候变化将可能最终使得极地自然生态系统的总体产量有所增加。[16.3.2]
按照传统生活方式生存的土著居民，适应气候变化的机会非常有限（极高可信度）。海冰、降雪季节、居住地以及食物种类多样性的变化，都将影响狞猎和采集活动，并且可能威胁长期传下来的传统和生活方式。技术上比较发达的社区，可能会变更交通模式、增加投资以利用新的商业和贸易机会，较快地适应气候变化。[16.3.2]
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