所谓极端天气气候事件，是指与历史同期相比出现较少的小概率天气气候事件。通常是指天气(气候)的状态严重偏离其平均态，在统计意义上属于不易发生的事件。通俗地讲，极端天气气候事件指的是50年一遇或100年一遇的小概率事件，发生概率往往小于10%。
从概率论上来说，如果某一地区或地点的气温在多年平均条件下呈正态分布，那么在平均温度处的天气出现的概率最大，偏冷和偏热天气出现的概率较小，极冷或极热的天气出现的可能性更小。但由于全球气候变暖的影响，该地气温的平均值增加，这时偏热天气出现的概率将明显增加，并且原来很少出现的极热天气现在也可能频繁出现，高温热浪等极端事件将变得频繁;若气温变化的方差增大，则极端天气将出现得更为频繁。
科学家认为，极端天气的原因系温室气体浓度增加、全球变暖、厄尔尼诺现象、地球自身动态运动、人类对自然的干预、太阳辐射变化、地球轨道偏离等内外因素共同作用的结果。世界气象组织(WMO)指出,全球表面温度(代表冬天)1月和4月(代表春天)在2016年是1.89和1.37 C高于历史平均水平在同一时期,分别,都超过了1998年的最高水平,达成记录以来的同期最高水平在1880年被记录。2007年1月至7月，中国平均气温为1951年以来最高，为1997年以来连续第11个高温年。全球变暖不仅可以改变平均气温，还可以增加气候的可变性，即增加最高和最低值之间的差距。平均温度和温度变异性的增加可能引起极端天气和气候事件。
根据气象原理，全球变暖增加了地表温度，增加了水面的蒸发，增加了蒸发到大气中的水汽总量，加快了水循环的速度。随着大气中含水量的增加，降水会在较短的时间内增多。暴雨、暴雪、局部洪涝等极端降水事件频发。龙卷风、雷暴、强对流天气如暴风雨、冰雹等在个别地区也会增多。此外，植物、土壤、湖泊和水库的蒸发正在加速，水的耗竭在增加，加上气温的上升，一些地区将遭受更频繁、更持久或更严重的干旱。
德国气候学家迪特尔格滕表示，“极端事件”的增加是“我们在气候模型预测中看到的”计算机模型表明，记录将在全球更多地方更频繁地被打破。德国莱比锡大学的气象学家约翰内斯夸斯称，“这将会是新常态。”虽然科学家们正在评估有多少极端天气可以归因于气候变化，但一系列所谓的快速归因研究指出全球变暖是一个主要因素。此类研究将实时数据与模拟无碳排放的模型进行比较。
真如科学家预测的那样，将会有更多的极端事件频繁出现，这将对全球经济社会发展与自然生态系统带来更严重的影响。极端天气气候事件的频繁出现将成为我们应对全球气候变化的新挑战！