随着降雨模式的变化，农民面临着洪水和干旱的双重威胁。这两种极端天气都能摧毁农作物。洪水冲走了农民赖以生产的肥沃的表层土壤，干旱则使其变干，更容易被吹走或冲走。高温增加了作物对水的需求，使它们在干旱时期更加脆弱。频繁发生的热浪天气会“热坏”某种长期固定耕种的作物；而更多的洪水、降雪和空气湿度，也会限制可以种植作物的类型。在一些地区，气温升高可能会增加农作物产量。气候变化对农业的总体影响预计是负面的——减少粮食供应和提高粮食价格。

2019年5月发表在《公共科学图书馆·综合》（PLoSOne）上的一项研究分析了大麦、木薯、玉米、油棕、油菜籽、水稻、高粱、大豆、甘蔗和小麦十种农作物的产量后发现，由于气候危机，全球粮食系统每年已经减少了35万亿卡路里的生产。研究利用全球作物统计数据库来帮助确定全球作物产量如何随时间变化，结果发现，气候危机对不同地区粮食产量的影响不同，欧洲、南非、南亚和澳大利亚的粮食生产受到的负面影响最大，拉丁美洲受到的正面影响多一些，亚洲、北美和中美洲受混合影响更多。有趣的是，在美国，伊利诺斯州的玉米产量下降了8%，但是在爱荷华州和中西部地区，由于气候变化，玉米产量有所增加。

来自澳大利亚、德国和美国的研究人员进一步量化了干旱或热浪等极端气候对全球主要农作物产量的影响。他们于2019年5月发表在《环境研究快报》(EnvironmentalResearchLetters)上的研究显示，玉米、水稻、大豆和春小麦生长期气候因素的年变化因素占其产量波动的20%-49%。为了弄清极端气候对农业产量的影响，研究人员使用了高空间分辨率的全球农业数据库，以及近全球覆盖的气候和极端气候数据集，通过运用随机森林（RandomForests）这一机器学习算法，梳理出哪些气候因素对农作物产量的影响最大。结果发现，导致产量异常的最重要的气候因素与温度有关，平均生长期温度和极端温度在预测作物产量方面发挥着主导作用。该研究还标定了全球热点地区——这些地区的农作物产量占全球产量的很大比例，但最容易受到气候变化和极端情况的影响。被标定的热点地区大多位于北美和欧洲等工业化农作物生产区，这些地区对全球整体粮食产量至关重要。例如，非洲的玉米产量与生长季节气候变化的关系最为密切。虽然非洲玉米产量在全球玉米产量中所占的份额很小，但非洲玉米产量的大部分用于人类消费，所以气候变化对该地区的粮食安全至关重要。对许多已经没有粮食安全的国家来说，如何对抗饥饿可能会成为最为棘手的问题。