En escalas de tiempo de decenas de milenios, el forzamiento radiativo dominante del clima de la Tierra se asocia con variaciones lentas en la geometría de la órbita de la Tierra sobre el Sol.
Estas variaciones incluyen la precesión de los equinoccios (es decir, cambios en el horario de verano e invierno), que ocurren en una escala de tiempo de aproximadamente 26.000 años; cambios en el ángulo de inclinación del eje de rotación de la Tierra en relación con el plano de la órbita de la Tierra alrededor del Sol, que ocurren en una escala de tiempo de aproximadamente 41.000 años; y cambios en la excentricidad (la salida de un círculo perfecto) de la órbita de la Tierra alrededor del Sol, que ocurre en una escala de tiempo de aproximadamente 100.000 años.
Los cambios en la excentricidad influyen ligeramente en la radiación solar anual media en la parte superior de la atmósfera de la Tierra, pero la influencia principal de todas las variaciones orbitales enumeradas anteriormente está en la distribución estacional y latitudinal de la radiación solar entrante sobre la superficie de la Tierra.
Las principales edades de hielo de la Época del Pleistoceno estaban estrechamente relacionadas con la influencia de estas variaciones en la insolación de verano en las altas latitudes del norte.
Las variaciones orbitales ejercen así un control primario sobre la extensión de las capas de hielo continentales.
Sin embargo, se cree que los cambios orbitales de la Tierra han tenido poco impacto en el clima durante los últimos milenios, por lo que no se consideran factores significativos en la variabilidad climática actual.