根據WMO提交給聯合國氣候變化大會的報告，2015年大氣二氧化碳首次達到了百萬分之400這一重要關口。全球氣候2011-2015還對人類引起的氣候變化是否與各極端事件有直接關聯進行了分析研究。《美國氣象學會公報》在2011年至2014年發表的79項研究中，一半以上認為人類引起的氣候變化推動了所述的極端事件 。有些研究指出，極端高溫的概率增加了10倍，甚至更高。

“《巴黎協定》旨在將全球升溫與工業化前水平相比限制在遠低于2°C，并力爭控制在1.5°C。這份報告確認2015年平均溫度已達到了1°C標線。我們經歷了有記錄以來最熱的五年期，而2015年是最熱的一年。甚至2016年有可能打破這一紀錄。”WMO秘書長佩蒂瑞·塔拉斯說。

2011-2015年是全球有記錄以來最暖的五年，也是除非洲（第二最暖）以外所有大陸最暖的五年。這個時期的溫度比1961–1990年標準基準期的平均溫度高0.57°C（1.03°F）。迄今有記錄以來最暖的年份是2015年，其溫度比1961–1990年平均溫度高0.76°C（1.37°F），其次是2014年。2015年也是全球溫度比工業化時代前高出1°C多的首個年份。

全球海洋溫度也處于前所未有的水平。2015年全球平均海平面溫度是有記錄以來最高的，2014年排在第二位。這一時期的海平面溫度在世界大部分地區都高于平均值，不過在南大洋部分地區以及南太平洋東部卻低于平均值。強拉尼娜事件（2011年）和強厄爾尼諾（2015/2016年）影響了各年的溫度，但沒有改變基本的變暖趨勢。

北極海冰繼續減少。按2011-2015年的平均值，9月北極平均海冰范圍是470萬平方千米，比1981–2010年的平均值少28%。2012年夏季最低海冰范圍為339萬平方千米，是有記錄以來的最低值。相反，2011–2015年的大部分時間，南極海冰范圍高于1981–2010年的平均值，尤其是冬季最大值。

格陵蘭冰蓋表面在夏季繼續以高于平均水平的速度融化，2011年至2015年所有這五個年份夏季融化范圍都高于1981–2010年的平均值。高山冰川也在繼續減少。

在所有這五個年份中以及在5月至8月的所有月份中，北半球積雪范圍都遠低于平均值，仍呈現顯著的下降趨勢。

隨著海洋變暖，海洋會膨脹，導致全球和區域海平面上升。上升的海洋熱含量約占過去60年觀測到的全球海平面上升的40%。一系列研究的結論指出，大陸冰蓋，尤其是格陵蘭和西南極洲，正在加速推動海平面上升。

從1993年至今的衛星記錄期間，海平面每年上升了約3 mm，而1900–2010年的平均趨勢（基于驗潮儀）為每年1.7 mm。

2011–2015年記錄的許多單個極端天氣和氣候事件更有可能是由于人類引起的（人為）氣候變化造成的。實例包括2012年在美國以及2013年在澳大利亞的創紀錄季節和年度高溫、2013年東亞和西歐炎熱夏季、澳大利亞2014年春季和秋季熱浪、2014年歐洲創紀錄的年度高溫，以及2013年12月阿根廷的熱浪。

對于降水極值（高和低），直接信號并不那么強烈。在許多情況下，比如東南亞2011年洪水、巴西南部2013–2015年干旱、英國2013-2014年非常濕潤的冬季，并沒有發現人為氣候變化影響的明確證據。然而，對于2015年12月在英國的極端降雨，發現此類事件的發生可能約40%是氣候變化造成的。

某些影響與脆弱性增強有關聯。對巴西東南部2014年干旱進行的研究發現，自1940年以來另外發生過三次類似的降雨不足，不過由于人口增長，水資源需求的顯著上升加劇了影響。有些尚未列入正式歸因研究課題的更長期事件與短期和長期氣候變化的預估相一致，其中包括亞熱帶地區多年干旱發生率更高，比如2011-2015年期間在美國南部、澳大利亞南部部分地區，以及該時段末期在非洲南部。

還有一些事件，比如2014年和2015年巴西亞馬遜流域超長的酷熱旱季，這些作為氣候系統中的潛在“臨界點”都值得關注。