वर्तमान में जल चक्र जलवायु परिवर्तन से अत्यधिक प्रभावित हो रहा है। जलवायु परिवर्तन के कारण वायुमंडल का तापमान बढ़ रहा है, जिससे अधिक गर्म वायुमंडल अधिक नमी को संचित करने में सक्षम हो जाता है।

इस संचित नमी के कारण कुछ क्षेत्रों (जैसे तीव्र मानसून) में अत्यधिक वर्षा होती है, जबकि कुछ अन्य क्षेत्रों में भारी सूखा पड़ सकता है। यह जल चक्र में असंतुलन पैदा करता है।

हिमानियों के पिघलने से नदियों में जल की अधिकता आ जाती है, जिससे दीर्घकाल में समुद्र का जल स्तर बढ़ सकता है। यह बढ़ता जल स्तर तटीय शहरों, जैसे— मुंबई और चेन्नई के लिए एक बड़ा संकट बन सकता है।

आकस्मिक तीव्र वर्षा के कारण सतही जल का अपवाह बढ़ जाता है, जिससे मृदा क्षरण होता है। इसके साथ ही, जल का कम रिसाव भूजल के पुनर्भरण को कम कर देता है, जिसके परिणामस्वरूप विशेषकर शुष्क महीनों के दौरान कृषि को बनाए रखना अत्यंत कठिन हो जाता है।

इस प्रकार, जल चक्र पृथ्वी के विभिन्न मंडलों को परस्पर जोड़ता है। यह हिममंडल (glaciers), जलमंडल (नदियाँ और महासागर), वायुमंडल (नमी), भूमंडल (मृदा अपरदन और अंतः स्पंदन में कमी) और जैवमंडल (फसलें और मत्स्य पालन) को जोड़ता है, जो सभी वैश्विक ताप वृद्धि से प्रभावित होते हैं।