La machine climatique de notre planète est extraordinairement complexe, faisant intervenir un ensemble de processus de différentes échelles d'espace et de temps. Au cours des dernières décennies, de grands progrès ont été accomplis pour mieux connaître, comprendre et modéliser le climat de notre planète. La connaissance précise des variations passées du climat permet de déterminer les mécanismes de rétroaction qui façonnent la réponse du système climatique à différentes perturbations naturelles. Elle est également essentielle pour évaluer le réalisme des modèles numériques de climat pour des climats très différents de la période actuelle. Enfin, cette connaissance des variations climatiques passées fournit des repères en permettant de confronter les scénarios d'évolution de rejets de gaz à effet de serre et d'évolution future du climat, aux amplitudes et vitesses des changements passés. Au-delà des défis scientifiques de mieux comprendre et prévoir les risques futurs, l'expérience involontaire que nous conduisons sur le climat de notre planète par le rejet massif de gaz à effet de serre pose évidemment des défis politiques majeurs.