Экстремально высокие температуры на суше и в мировом океане приводят к массовой гибели животных по всему миру. Волны жары вызывают у них метаболический коллапс, обезвоживание и голод. Особенно уязвимы малоподвижные организмы, которые не могут переместиться в более прохладную среду.

Последствия морских волн жары уже приобрели катастрофический масштаб. Так, в 2018 году в Беринговом море от голода погибли 10 млрд снежных крабов. Во время аномальной жары в северной части Тихого океана в 2013–2016 годах погибло около 4 млн обыкновенных кайр, или 75% местной популяции. Этот случай считается крупнейшей зафиксированной массовой гибелью морских птиц одного вида. В 2021 году у побережья Ванкувера температура воды достигала 50 °C, из-за чего буквально «сварились» миллионы мидий, морских звёзд и моллюсков.
На суше ситуация не менее критична. В Австралии ежегодно от перегрева умирают тысячи летучих лисиц, а лесные пожары 2019 года затронули около 3 млрд животных. В Испании этим летом от удушья погибли сотни птенцов стрижей. Под угрозой исчезновения оказались и коралловые рифы: по прогнозам учёных, при сохранении нынешних тенденций они могут полностью исчезнуть к 2050 году. В 2022 году на испанском побережье Коста-Брава волна жары уничтожила более половины популяции горгоний – вида коралловых полипов.
Помимо прямой гибели, потепление вызывает и долгосрочные нарушения. У выживших особей часто отказывает репродуктивная функция, как это произошло с кайрами после 2017 года. У шмелей, подвергшихся перегреву на стадии личинки, снижается способность к поиску пищи и плодовитость. У морских черепах и других рептилий пол потомства зависит от температуры инкубации яиц – из-за жары в некоторых популяциях вылупляются почти исключительно самки, что ставит под угрозу их дальнейшее существование.
Эти события нарушают экологический баланс. Сокращение численности организмов в основании пищевой цепи, таких как фитопланктон или криль, дестабилизирует всю экосистему и приводит к гибели морских млекопитающих и птиц. Экологический коллапс напрямую сказывается и на человеке: он провоцирует многомиллиардные убытки в сельском хозяйстве и рыболовстве, а также создаёт угрозы для глобальной продовольственной безопасности.