El cambio climático ejerce una influencia importante sobre el ciclo hidrológico. Globalmente, el aumento de la temperatura actúa acelerando el ciclo, lo que significa una precipitación total mayor; los modelos climáticos de circulación general dan como resultado un incremento de la precipitación mundial total del 3 al 5% anual para un incremento de la temperatura de 1,5 a 4,5º.

En latitudes altas y medias los modelos predicen mayores precipitaciones, especialmente en invierno, pocos cambios en las zonas secas subtropicales y aumentos o disminuciones de precipitación para los trópicos.

En líneas generales, el cambio climático empeorará la situación de los recursos hídricos para unos 3.000 millones de personas. En España se prevé que experimentará durante la primera mitad del siglo un aumento de temperatura de entre 1,3 y 3,6º, dependiendo del escenario de emisiones y de la sensibilidad climática elegida, así como una reducción de la precipitación de entre el 5 y el 15% para el año 2080, siendo los aumentos de temperatura y la reducción de precipitaciones más acentuados en la España seca.