Das Zwei-Grad-Ziel wird von vielen Forschern sowie unter anderem dem IPCC für nicht ausreichend angesehen, um schwerwiegende Folgen der globalen Erwärmung auf Mensch und Umwelt zu verhindern. So bedeutet eine Erwärmung um zwei Grad für viele indigene Völker eine Zerstörung ihrer Kultur und Lebensweise, sei es in arktischen Regionen, in kleinen Inselstaaten oder in Wald- oder Trockengebieten, sowie den fast vollständigen Verlust aller Korallenriffe weltweit. Die Grenze für ein Abschmelzen der grönländischen Eismassen liegt nach einer im Jahr 2012 erschienenen Studie zwischen 0,8 und 3,2 Grad. Einige Klimaforscher halten das Zwei-Grad-Ziel daher für zu hoch angesetzt und plädieren für ein 1,5-Grad-Ziel. Stefan Rahmstorf bezeichnet den Begriff des Zwei-Grad-„Zieles“ als irreführend, da wohl niemand, der „bei Sinnen“ sei, eine Erwärmung um zwei Grad herbeiführen wolle. Es gehe vielmehr darum, diese unter allen Umständen zu verhindern.