يشكل تغيّر المناخ في توفالو تهديدًا بالغ الخطورة لإمكانية العيش فيها على المدى الطويل، إذ لا تتجاوز مساحتها البرية 26 كيلومترًا مربعًا (10 أميال مربعة)، ويقل متوسط ارتفاعها عن مترين (6.6 أقدام) فوق مستوى سطح البحر، بينما يبلغ أعلى ارتفاع في جزيرة نيولاكيتا نحو 4.6 أمتار (15 قدمًا) فوق مستوى سطح البحر. وتشمل التهديدات المحتملة الناجمة عن تغيّر المناخ ارتفاع مستوى سطح البحر، وتزايد شدة الأعاصير المدارية، وارتفاع درجات الحرارة، والجفاف. وقد تتضافر ظاهرة المد والجزر العالية مع العواصف البحرية وارتفاع مستوى سطح البحر لتغمر الجزر المرجانية المنخفضة.
تُعدّ توفالو على نطاق واسع من أوائل الدول المرجح أن تتأثر بصورة كبيرة بارتفاع مستوى سطح البحر الناتج عن تغيّر المناخ العالمي. وتشير بعض التقديرات إلى أن أعلى المدّات قد تغمر بانتظام 50% من مساحة العاصمة الوطنية فونافوتي بحلول منتصف القرن الحادي والعشرين، و95% بحلول عام 2100. وقد يؤدي ارتفاع منسوب المياه المالحة الجوفية أيضًا إلى تدمير المحاصيل الغذائية ذات الجذور العميقة مثل جوز الهند والبولاكا والقلقاس قبل أن تتعرض للغمر الفعلي بالمياه. وفي المقابل، خلصت دراسة أجرتها جامعة أوكلاند عام 2018 إلى أن توفالو قد تظل صالحة للسكن خلال القرن المقبل، إذ وجدت أن جزر البلاد قد ازدادت مساحتها إجمالًا خلال العقود الأخيرة، غير أن الباحثين شددوا على أن «تغيّر المناخ لا يزال أحد أكبر التهديدات البيئية لسبل عيش ورفاهية شعوب المحيط الهادئ»، وأن «ارتفاع مستوى سطح البحر والتغيّرات المناخية يهددان وجود الدول المرجانية الحلقية».
ترى مبادرة قياس حقوق الإنسان أن أزمة المناخ قد فاقمت أوضاع حقوق الإنسان في توفالو بصورة كبيرة، إذ حصلت على تقييم 5.4 من أصل 6. وأفاد خبراء حقوق الإنسان بأن أزمة المناخ أثرت في الأمن الغذائي والمائي والسكني، كما ساهمت في الهجرة القسرية.
بلغت القدرة الإنتاجية المركبة للطاقة الكهروضوئية في فونافوتي عام 2020 نحو 735 كيلوواط، مقارنة بـ1800 كيلوواط من مولدات الديزل، أي بنسبة اختراق بلغت 16%.
تشير لجنة علوم الأرض التطبيقية في جنوب المحيط الهادئ (SOPAC) إلى أن توفالو، رغم هشاشتها أمام تغيّر المناخ، تواجه أيضًا مشكلات بيئية أخرى مثل النمو السكاني وسوء إدارة السواحل، وهي عوامل تؤثر في التنمية المستدامة. وتصنف اللجنة البلاد ضمن الفئة شديدة الهشاشة وفق مؤشر الهشاشة البيئية.