與北極相比，南極洲對全球變暖的反應較慢，這是因為南極大陸被廣闊的海洋所環繞，這使它往往與大型暖空氣侵入隔離開來，緩衝了全球變暖的衝擊。儘管如此，冰凍的南極大陸仍然在全球變暖的影響下變得更加溫暖，結果導致數十億噸的冰損失，並且正產生全球性後果。
南極洲在不同地方出現了對於氣候變化的不同程度的響應——多項研究報告稱，西南極洲氣溫上升。由David Bromwich2013年發布的研究報告稱，1958-2010年間氣溫上升了4.3±2.2華氏度。 Bromwich和Julien Nicolas在2014年進行的一項研究重建了1958年至2012年的南極近地表月平均氣溫，得出的結論是，南極洲西部的年氣溫每十年上升0.40±0.22華氏度，南極半島每十年上升0.59±0.31華氏度。而相反，東南極洲近幾十年來氣溫已經降溫。
南極降雪已經積累了數百萬年來建造世界上最大的冰蓋，基本上是一個向四面八方流動的巨大冰川。南極冰蓋延伸超過近540萬平方英裡，幾乎覆蓋了整個南極陸地區域，通過數十個冰川到達海洋。一些冰川終止於海岸線，有些冰川在漂浮的架子上延伸到海洋上方。
冰蓋通過降雪獲得質量，並且降雨量極少。它們以三種方式失去質量：消融（冰蒸發），冰山產犢和融化，無論是在表面上還是從與海洋接觸的冰架下面。當通過融化和其他方式平均每年冰損失等於降雪時，冰蓋處於平衡狀態。否則，冰蓋會增加或減少質量。
目前科學家們一致認為，南極洲西部和南極半島的冰蓋正在減少質量，而東南極洲相對穩定甚至增加了質量。例如，2012年由Andrew Shepherd領導的研究調和了不同的測量模型，計算出東南極洲在1992 - 2011年間增加了冰，西南極洲和南極半島損失了冰，西南極洲和南極半島損失的冰要比東南極洲多很多，也就是說南極洲正在損失冰。2018年的另一項研究則證實了冰蓋變化的東西差異，由80名極地科學家組成的小組得出結論，從1992年至2017年，海洋融化和冰架崩塌導致南極半島和西南極洲以越來越高的速度失去冰：在南極洲西部，年均冰損失增加了約3倍，南極半島年均冰損失增加了約5倍。從這樣看，雖然南極變暖速度確實慢於北極而且響應滯後，但南極的冰也已經在消融了，這將帶來更危險的後果。
冰川與海洋相接的冰架是冰川流入海洋的「緩衝區」，當冰架消失後，沒有什麼可以減緩冰川的流動，這意味著冰川會加速流動。比如在南極半島拉森B冰架解體後的18個月內，冰架的冰川加速了原來的速度的三到八倍。隨後的觀察繼續發現時隔多年後當地的冰川加速流動。加速的冰川流量確實對海平面有影響，因為它引入了陸地上的冰進入海洋，增加了之前沒有的海洋體積。
拉森C冰架一次近6000平方千米的冰架崩塌事件
拉森B冰架的崩塌全過程
如果整個南極冰蓋立即融化，它將使全球海平面升高超過180英尺（約合54米），但目前除非是類似巨型小行星撞擊南極洲這種史詩級自然災害，冰蓋幾個世紀後都不會完全融化，但它將在下個世紀促成海平面上升。儘管南極洲對海平面上升的貢獻可以用毫米來衡量，但冰川的加速確實在引發全球海平面的危機。
科學家們對未來海平面上升進行了一些模擬，其中指出了一個重要的問題——融化冰蓋的海平面上升不一定在全球範圍內平均分配。南極冰蓋如此巨大，以至於它們對周圍的海洋施加了引力——預計融化冰蓋的質量損失會導致當地海平面下降，與此同時，遠離南極冰蓋的海岸線將會看到引力的相對增加，以及相應的海平面上升。預計南極冰蓋損失導致海平面迅速上升的地區包括南印度洋、太平洋中東部、北美洲東西海岸和墨西哥灣，這樣來看，太平洋和印度洋上的眾多島嶼和島國以及美國可能成為受這一變化最為嚴重的地區。