Si hay algo irrefutable que el registro paleoclimático muestra es que el clima del planeta está siempre cambiando. La variabilidad climática, incluyendo los cambios en la frecuencia de los eventos extremos (tales como sequías, inundaciones y tormentas) siempre ha tenido un gran impacto en las actividades humanas.
El Niño particularmente severo, o una sequía relativamente corta, le pueden costar a los ciudadanos estadounidenses billones de dólares. Por esta razón, los científicos estudian la variabilidad climática del pasado en diversas escalas de tiempo para encontrar indicios que ayuden a la sociedad a planificar en relación con los futuros cambios climáticos.
Desgraciadamente, los registros del clima provenientes de satélites y de mediciones hechas por el hombre (por medio de termómetros, pluviómetros, etc.) cubre por lo general menos de 150 años. Estos registros son demasiado cortos para examinar el rango completo de la variabilidad climática. Por ello, es crítico examinar el cambio climático extendiéndose centenares y miles de años en el pasado usando registro paleoclimáticos provenientes de árboles, corales, glaciares y otras fuentes naturales o «proxy».
El estudio de los paleoclimas ha sido particularmente útil al mostrar que el sistema climático de la tierra puede cambiar entre estados climáticos dramáticamente diferentes en cuestión de años y/o décadas. Entender las «sorpresas climáticas» del pasado es esencial si queremos evitar ser sorprendidos por un cambio climático abrupto.El estudio del clima pasado también nos ayuda a comprender de qué forma el ser humano está influenciando el sistema climático del planeta. El registro climático de los últimos mil años muestra claramente que las temperaturas globales aumentaron significativamente en el siglo XX, y que este calentamiento no tiene prácticamente precedentes en los últimos 1200 años. El registro paleoclimático también nos permite examinar las causas del cambio climático pasado, y nos ayuda a desentrañar cuánto del calentamiento del siglo XX puede ser explicado por causas naturales, como por ejemplo la variabilidad solar, y cuánto puede ser explicado por la influencia del hombre.
Finalmente, las predicciones más recientes en del clima se efectúan usando grandes y sofisticados modelos del sistema climático. Buena parte de la investigación se ha centrado en lograr que los modelos puedan simular la mayoría de los aspectos del clima del presente. También es importante saber de qué manera estos mismos modelos simulan el cambio climático. Esto puede lograrse comparando simulaciones del cambio climático pasado con observaciones provenientes de registros paleoclimáticos. Así, la paleoclimatología nos ayuda a mejorar la habilidad de los modelos de computación para simular el clima del futuro.