تعتبر آثار تغير المناخ على الثدييات البحرية مصدر قلق متزايد. كثير من آثار الاحترار العالمي مجهولة حاليًا بسبب انعدام القدرة على التنبؤ، لكن العديد منها أصبح اليوم في اتضاح متزايد. بعض هذه الآثار مباشر للغاية، مثل فقدان الموطن الطبيعي والإجهاد الحراري والتعرض للطقس القاسي. وهناك تغيرات أخرى غير مباشرة أكثر، كالتغيرات في ترابطات الممرض بالمضيف والتغيرات في حالة الجسم إثر التفاعل بين المفترس والفريسة والتغيرات في التعرض للسموم وانبعاثات ثاني أكسيد الكربون والتفاعلات البشرية الزائدة. وعلى الرغم من التأثيرات الكبيرة المحتملة لاحترار المحيطات على الثدييات البحرية، فإن قابلية تأثر الثدييات البحرية بالاحترار العالمي لا تزال غير مفهومة.
هناك افتراض عام بأن الثدييات البحرية في القطب الشمالي كانت الأكثر قابلية للتأثر بتغير المناخ، نظرا للانخفاض الملحوظ والبارز للغطاء الجليدي في القطب الشمالي. ومع ذلك، فقد أشار تنفيذ نهج قائم على السمات لتقييم قابلية تأثر جميع الثدييات البحرية في ظل الاحترار العالمي المستقبلي، إلى أن شمال المحيط الهادئ وبحر جرينلاند وبحر بارنتس تستضيف الأنواع الأكثر عرضة للتأثر بالاحترار العالمي. وقد اعتُبر شمال المحيط الهادئ بالفعل نقطة ساخنة للتهديدات البشرية للثدييات البحرية، وهو الآن أيضا نقطة ساخنة لقابلية التأثر بالاحترار العالمي. يؤكد ذلك على أن الثدييات البحرية في هذه المنطقة ستواجه خطرًا مزدوجًا من كل الأنشطة البحرية (كحركة المرور البحرية والتلوث واستثمارات النفط والغاز في عرض البحر) وكذلك الاحترار العالمي، مع إمكانية حدوث تأثير إضافي أو تآزري، وتواجه هذه النظم البيئية نتيجة لذلك عواقب لا رجعة فيها في أداء النظام البيئي البحري. وبالتالي ينبغي أن تركز خطط الحماية على هذه المناطق.