2009年12月底至2010年1月中之間，因為「北極震盪」的影響，北極圈的冷空氣南下流竄，北緯20度以北的區域都感受到比以往更為酷寒的天氣。北半球中緯度地區暴雪肆虐，冰封大地，包括中國、韓國、美國與歐洲許多國家都創下低溫與降雪量紀錄，雪災造成多處交通中斷與農損，橫跨英法的歐洲之星鐵路數次因寒潮故障，美國則有2/3國土受冷氣團波及，包括一向溫暖的度假勝地邁阿密也下探攝氏2度，是80年來最低溫。全球各地更有多人凍死。
北半球入夏之後，部分地區遭遇嚴重的熱浪襲擊，南歐、美國、中國、日本、俄羅斯西部，陸續被高溫熱浪襲捲，其中最受到注目的是俄羅斯，該國歐洲區域遭逢有紀錄以來最炎熱的夏天，最嚴重的狀況發生在7月初至8月中，導致森林野火延燒月餘，煙霾籠罩莫斯科市區，造成民眾呼吸道問題。根據慕尼黑再保公司的統計，至少有56000人因高溫與空污引發的病症而死，是該國史上死亡人數最多的天災，但莫斯科衛生單位的官方數據只估計11000人。
與此同時，高溫加劇俄國50年來最嚴重的旱災，使得農產嚴重歉收，小麥價格飛漲，迫使該國自8月15日起禁止小麥和其它作物糧食出口，爾後並將禁令延長至年底。
2010年極端氣候的因子，還包括下半年的反聖嬰現象，至少是自70年代中期以來最強的一次，使得太平洋颱風生成晚，北半球夏、秋季高溫，而年底的冬季則出現令一波寒冷的低溫，歐美許多地區再次被大雪侵襲，南美洲年底的夏季則出現熱浪侵襲。
全球許多地區的民眾在這一年經歷了酷寒與炎夏，如同洗了三溫暖一般。但在2010年12月2日，世界氣象組織發佈一則新聞稿，確認2010年若不是19世紀以來最酷熱的年份，也會是前三名。而2001年至2010年也是最暖的十年，暖化的現象在撒哈拉沙漠、中東、中亞、東非、加拿大北極區更為明顯。
2010年還有其他嚴重的極端氣象事件。許多地區都遭遇嚴重的季節性降雨，爆發洪水。中國東南與東北部洪水造成廣泛災情外，甘肅舟曲縣更在8月7日因暴雨造成大規模土石流，淹沒村莊與人口密集的市區，官方死亡數字約1500人，但實際數字可能數倍於此。而巴基斯坦夏季的降雨促成該國史上規模最大的洪水，超過1500人罹難，2千多萬人被迫遷徙，被聯合國視為近代史上最嚴峻的人道危機之一。
巴西西北部的亞馬遜流域則出現嚴重乾旱，北岸最大的支流「黑河」水位創下1902年以來的新低紀錄，各地出現上千起野火，大幅影響生態，巴西政府更在9月初宣佈15州進入環保緊急狀態。
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