يمكن أن تؤدي تأثيرات التغير المناخي على الزراعة إلى انخفاض غلة المحاصيل والجودة الغذائية، بسبب الجفاف وموجات الحر والفيضانات، فضلًا عن زيادة الآفات وأمراض النباتات. تتفاوت التأثيرات في أرجاء العالم، وتسببها التغيرات في درجات الحرارة وهطول الأمطار ومستويات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي، الناجمة عن تغير المناخ العالمي. قُدر في عام 2019 أن الملايين قد عانوا بالفعل من انعدام الأمن الغذائي بسبب التغير المناخي والتراجع المتوقع في إنتاج المحاصيل العالمي البالغ 2-6% حسب العقد الزمني. كان التوقع في عام 2019 أن ترتفع أسعار المواد الغذائية بنسبة 80% بحلول عام 2050، مما سيؤدي على الأرجح إلى انعدام الأمن الغذائي، والتأثير بشكل غير متناسب على المجتمعات الفقيرة.
تقدر دراسة أجريت عام 2021 أن شدة تأثيرات موجات الحر والجفاف على إنتاج المحاصيل، تضاعفت ثلاث مرات على مدى الخمسين عامًا الماضية في أوروبا، من خسائر بلغت 2.2% خلال الفترة بين عامي 1964-1990 إلى خسائر بلغت 7.3% بين 1991-2015. تنجم التأثيرات المباشرة لتغيرات أنماط الطقس، عن ارتفاع درجات الحرارة وموجات الحر والتغيرات في هطول الأمطار (بما في ذلك الجفاف والفيضانات). تنشأ أيضًا تأثيرات مباشرة من زيادة مستويات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي: كزيادة غلات المحاصيل بسبب التسميد بثاني أكسيد الكربون ولكن أيضًا انخفاض القيمة التغذوية للمحاصيل (انخفاض مستويات المغذيات الدقيقة). سيكون هناك تغيرات مسبَّبة مناخيًا في الآفات والأمراض النباتية والأعشاب الضارة والتي يمكن أن تؤدي إلى انخفاض الغلات أيضًا.
تشمل الآثار الأخرى غير المباشرة للظروف المتغيرة فقدان الأراضي الزراعية بسبب ارتفاع مستوى سطح البحر، ومن ناحية أخرى، ازديادًا في الأراضي الصالحة للزراعة بسبب تراجع التربة الصقيعية. كما سيكون هناك نقص في توافر مياه الري بسبب ذوبان الأنهار الجليدية، وتأثيرات على التعرية وخصوبة التربة، وتأثيرات على فترات النمو، وسلامة الأغذية وخسائرها (التي تسببها الفطريات، مؤدية إلى السموم الفطرية، أو البكتيريا مثل السالمونيلا، التي تتزايد مع الاحترار العالمي) وأعباء مالية إضافية.
قد تقلل مجموعة التدابير الخاصة بالتكيف مع التغير المناخي من مخاطر التأثيرات السلبية للتغير المناخي على الزراعة (التغييرات في الممارسات الإدارية، والابتكار الزراعي، والتغييرات المؤسساتية، والزراعة الذكية مناخيًا). ورد في تقرير التقييم السادس للجنة الدولية للتغيرات المناخية أن: «تأثيرات التغير المناخي تشمل الزراعة والغابات ومصايد الأسماك وتربية الأحياء المائية، مما يعيق بشكل متزايد الجهود المبذولة لتلبية الاحتياجات البشرية».