Es bastante probable que el año 2010 figure entre los tres años más cálidos desde que comenzaran los registros climáticos instrumentales en 1850, según las fuentes de datos compiladas por la Organización Meteorológica Mundial (OMM). La temperatura mundial combinada del aire en la superficie del mar y en la superficie terrestre en 2010 (enero a octubre) se estima actualmente en 0,55 ± 0,11 °C (0,99 °F ± 0,20 °F) por encima de la media anual de 14,00 °C/57,2 °F correspondiente al período de 1961 a 1990. Por el momento, 2010 se considera como el año más cálido registrado hasta el presente, justo por delante de 1998 (anomalía positiva de +0,53 °C de enero a octubre) y de 2005 (0,52 °C) . Los datos de reanálisis ERA-Interim apuntan también a que las temperaturas de enero a octubre de 2010 están muy cerca de alcanzar niveles récord. La clasificación final de 2010 no podrá determinarse claramente hasta principios de 2011, cuando se analicen los datos de noviembre y diciembre. De los datos operativos preliminares, que abarcan del 1 al 25 de noviembre, se desprende que las temperaturas mundiales para ese período de 2010 son similares a las observadas en noviembre de 2005, lo que parece indicar que las temperaturas mundiales para 2010 se aproximarán a niveles récord.

En los diez años transcurridos desde 2001 a 2010, las temperaturas mundiales han superado en 0,46 °C el promedio anual calculado para el período de 1961 a 1990 y en 0,03 °C el promedio para el período de 2000 a 2009, y han alcanzado el valor más alto jamás registrado para un período de diez años. El calentamiento que se ha producido en los últimos tiempos ha sido especialmente acusado en África, en partes de Asia y en algunas zonas del Ártico; en el Sahara y la península Arábiga, en África oriental, en Asia central y en Groenlandia y el Ártico canadiense, entre 2001 y 2010 las temperaturas superaron en 1,2 a 1,4 °C la media a largo plazo y fueron entre 0,7 °C y 0,9 °C más cálidas que en todo el decenio anterior.

Las temperaturas del aire en superficie sobre las zonas terrestres estuvieron por encima de las normales en casi todo el mundo. Las anomalías positivas más extremas ocurrieron en dos regiones principales: la primera abarca gran parte de Canadá y Groenlandia, con temperaturas medias anuales superiores en 3 °C o más a las normales en algunas zonas de Groenlandia occidental y de las regiones ártica y subártica del este de Canadá. La segunda abarca casi toda la mitad norte de África y casi toda Asia meridional, extendiéndose por el este hasta la mitad occidental de China, con unas temperaturas anuales superiores en 1 a 3 °C a las normales en la mayor parte de la región. En muchas partes de ambas regiones se dio el año más cálido jamás registrado, como fue el caso en vastas zonas de África septentrional, la península Arábiga y el suroeste de Asia (donde Turquía y Túnez registraron su año más cálido), así como en gran parte del Ártico canadiense y de la zona costera de Groenlandia. Es muy probable que en cuatro de las cinco subregiones que se encuentran total o parcialmente en África (África occidental y meridional, Sahara/península Arábiga y la región del Mediterráneo) se dé el año más cálido jamás registrado, así como en Asia meridional y central, y en Groenlandia y el Ártico canadiense. Las temperaturas medias en Canadá también han sido las más altas jamás registradas.

En 2010 solo en un número reducido de zonas terrestres se dieron temperaturas inferiores a las normales, siendo los casos más destacados los de algunas zonas del oeste y el centro de Siberia en Rusia, zonas del este de América del Sur, el interior de Australia, zonas del norte y el oeste de Europa, el este de China y el sureste de Estados Unidos de América. Fue el año más frío desde 1996 en el norte de Europa y desde 1998 en el norte de Asia, debido principalmente a unas temperaturas invernales inferiores a las normales. Asimismo, es probable que en varios países del norte de Europa se dé el año más frío desde 1996, entre ellos Reino Unido, Alemania, Francia y Noruega.

Las temperaturas de la superficie del mar fueron inferiores a lo normal en casi toda la mitad oriental del océano Pacífico debido a un episodio de La Niña que se formó durante el año, pero fueron muy superiores a lo normal en casi todo el océano Índico y el Atlántico. Las temperaturas en el norte del Atlántico tropical fueron especialmente cálidas y llegaron a alcanzar niveles récord en la mayor parte de la zona situada al este de la longitud 55°W.