Biến đổi về nhiệt độ: Trong 40 năm qua, nhiệt độ trung bình năm ở Phú Thọ tăng khoảng 0,870C. Trong đó, nhiệt độ trung bình năm ở trạm Minh Đài tăng 0,650C, trạm Phú Hộ tăng 0,860C, trạm Việt Trì tăng 1,110C. Nhiệt độ đo được tại các trạm thuộc Phú Thọ đều có xu hướng tăng lên vào tất cả các mùa trong năm. Cụ thể, từ năm 1973 đến năm 2010, nhiệt độ trung bình mùa Xuân tại trạm Minh Đài tăng 0,120C; 0,60C vào mùa Hè; 0,550C vào mùa Thu và 1,20C vào mùa Đông; mức tăng nhiệt độ từ năm 1971 đến năm 2010 tại trạm Phú Hộ theo các mùa Xuân, Hè, Thu, Đông lần lượt là 0,30C; 0,610C; 1,120C; 1,20C; mức tăng nhiệt độ mùa tương ứng đối với trạm Việt Trì thời kỳ 1971  2010 lần lượt là 0,550C; 0,670C; 1,40C; 1,30C.

Theo kịch bản, nhiệt độ trung bình năm vào năm 2040 tại trạm Minh Đài tăng 0,950C, tại trạm Phú Hộ tăng 0,920C, tại trạm Việt Trì tăng 1,0800C so với thời kỳ 1980 - 1999. Tại trạm Minh Đài, nhiệt độ trung bình mùa Xuân tăng 1,060C vào năm 2040; 0,660C vào mùa hè; 0,980C vào mùa Thu và 1,130C vào mùa Đông, mức tăng nhiệt độ mùa Xuân, Hè, Thu, Đông tại trạm Phú Hộ vào năm 2040 lần lượt là 0,990C; 0,770C; 0,880C; 1,020C, tại trạm Việt Trì lần lượt là 1,180C; 1,20C; 0,920C; 1,010C.

Biến đổi về mưa: Trong thời kỳ 1970 - 2010, lượng mưa trung bình năm trên toàn tỉnh có xu hướng giảm. Trong đó, lượng mưa trung bình năm tại trạm Minh Đài giảm 25,68%; 11,63% tại trạm Phú Hộ và 22,41% tại trạm Việt Trì. Lượng mưa mùa tại các trạm hầu hết có xu hướng giảm, tuy nhiên, lượng mưa không giảm đều ở các tháng mà có xu hướng giảm mạnh vào mùa Hè và mùa Thu, giảm nhẹ vào mùa Xuân, lượng mưa mùa Đông có xu hướng tăng lên nhưng tăng rất ít. Tại trạm Minh Đài, lượng mưa trung bình mùa Xuân tăng  giảm như sau: -19,85%; +2,67% vào mùa Hè; -30,92% vào mùa Thu; -11,35% vào mùa Đông, mức tăng, giảm tương ứng theo các mùa Xuân, Hè, Thu, Đông tại trạm Phú Hộ lần lượt là -7,75%; -24,1%; -50,12%; +1,34%, tại trạm Việt Trì là -9,27%; -16,61%; -37,49%; +8,67%.

Phú Thọ ít xảy ra các trận mưa lớn; ít nơi có ngày mưa vượt quá 500mm, song lượng mưa của một đợt liên tiếp do các thời tiết tiếp diễn thì tương đối lớn. Lượng mưa 24 giờ do bão, áp thấp nhiệt đới phổ biến, từ 200 - 300 mm chiếm khoảng 45%, từ 300 - 400 mm chiếm khoảng 15%, lớn hơn 400mm thì chiếm khoảng 5% lượng mưa năm

Theo kịch bản, lượng mưa trung bình năm tại các trạm ở Phú Thọ có xu hướng tăng lên. So với thời kỳ 1980 - 1999, lượng mưa trung bình năm các giai đoạn trong tương lai có xu hướng tăng lên rõ rệt, giai đoạn sau tăng nhanh hơn giai đoạn trước. Vào năm 2015, mức tăng lượng mưa trung bình ở Phú Thọ so với thời kỳ nền là 0,67%; đến năm 2040 lượng tăng trung bình là 1,72% so với thời kỳ 1980 - 1999.

Lượng mưa tăng không đều ở tất cả các tháng, tăng lên rất mạnh vào mùa hè và giảm vào mùa Xuân. Vào năm 2040, lượng mưa trung bình mùa Xuân tại trạm Minh Đài giảm 1,1% tại trạm Phú Hộ là 0,59%; tại trạm Việt Trì là 0,89% so với thời kỳ 1980 - 1999. Vào mùa hè, lượng mưa và lượng mưa ngày lớn nhất tại các trạm trên địa bàn tỉnh có xu hướng tăng mạnh qua từng thập kỷ.

Các hiện tượng thời tiết cực đoan: Trong những năm qua, thiên tai và các hiện tượng thời tiết cực đoan diễn biến bất thường; nắng nóng, rét đậm, rét hại kéo dài không theo quy luật đã ảnh hưởng lớn đến cuộc sống và sinh kế của các cộng đồng dân cư. Từ năm 2001 đến nay tỉnh Phú Thọ chịu ảnh hưởng trực tiếp của 25 cơn bão, 02 áp thấp, trên 85 trận lốc xoáy, mưa đá, mưa lớn cục bộ, 19 trận lũ quét với cường độ cao; những đợt rét kéo dài làm chết nhiều gia súc đã gây ra nhiều thiệt hại cho kinh tế - xã hội của tỉnh Phú Thọ; làm chết 78 người, bị thương 169 người; gây thiệt hại khoảng 1.106,8 tỷ đồng. 

Theo kết quả nghiên cứu của IPCC AR4 2007, năng suất lúa sẽ bị giảm khoảng 10% khi nhiệt độ không khí tăng thêm 100C; các vùng sinh thái sẽ bị ảnh hưởng nghiêm trọng về đa dạng sinh học, phá vỡ cân bằng sinh thái; nguy cơ các loại bệnh tật gia tăng, lan truyền nhanh và xung đột về nguồn nước do thiếu nước có thể xảy ra. Với thời tiết bất thường do BĐKH, các khu vực có địa hình cao thường xảy ra hạn hán, lũ quét, sạt lở đất, cháy rừng, nguy cơ diệt chủng của một số loài động, thực vật gia tăng; một số loài thực vật quan trọng có thể bị suy kiệt...

Nhận thức rõ ảnh hưởng của BĐKH lên các lĩnh vực, ngành, địa phương như: tài nguyên nước, nông nghiệp và an ninh lương thực, sức khỏe,v.v.. là việc hết sức quan trọng và cần thiết. Chính vì vậy Uỷ ban nhân dân tỉnh đã ban hành “Kế hoạch hành động ứng phó với biến đổi khí hậu của tỉnh Phú Thọ giai đoạn 2012-2015, tầm nhìn 2020” để có thể ứng phó một cách chủ động và hiệu quả trước tình hình BĐKH tại địa phương.