Biến đổi khí hậu ảnh hưởng đến gấu Bắc Cực theo nhiều cách tiêu cực, bao gồm giảm khả năng tiếp cận thức ăn, tỷ lệ sống sót của đàn con thấp hơn, thiệt hại đối với các ổ của gấu Bắc Cực và giảm tổng số lượng gấu Bắc Cực. Nhiều nhà khoa học chỉ ra biến đổi khí hậu là mối đe dọa lớn nhất đối với gấu Bắc Cực.
Nhiệt độ tăng do hiện tượng nóng lên toàn cầu tạo ra mực nước biển Bắc Cực thấp hơn, tàn phá hệ sinh thái của gấu Bắc Cực. Thiếu băng biển khiến việc săn bắt khó khăn hơn, dẫn đến tỷ lệ sống sót của đàn con giảm và nạn ăn thịt đồng loại ở gấu Bắc Cực gia tăng. Các nghiên cứu về quần thể gấu Bắc Cực cũng cho thấy sự sụt giảm về trọng lượng và kích thước hộp sọ của những con gấu Bắc Cực đực trưởng thành, có thể là do tình trạng thiếu thức ăn.
Những thay đổi về môi trường sống do hiện tượng nóng lên toàn cầu cũng ảnh hưởng tiêu cực đến gấu Bắc Cực. Một số loài gấu Bắc Cực bị mắc kẹt trên đất liền trong suốt mùa hè dài khiến băng biển hình thành và đóng gói. Mức độ băng vĩnh cửu giảm cũng có thể dẫn đến cháy rừng phá hủy các ổ gấu Bắc Cực trong mùa hè. Thời tiết ấm hơn cũng có thể dẫn đến lượng mưa tăng lên, có thể làm hỏng các ổ của gấu Bắc Cực và khiến chúng sụp đổ.
Sự nóng lên toàn cầu cũng dẫn đến sự gia tăng số ca tử vong do đuối nước ở gấu Bắc Cực. Sự thay đổi của mực nước băng ở Bắc Cực tạo ra quá nhiều nước mở, có thể khiến gấu chết đuối khi chúng cố gắng bơi quá xa.
