Nivel y extensión del calentamiento
Desde el siglo XIX se dispone de mediciones directas de las condiciones climáticas recogidas por termómetros, barómetros, pluviómetros y otros equipos. Sin embargo, las condiciones climáticas de períodos más antiguos tienen que ser «reconstruidas» con la ayuda de documentos históricos (que contienen cifras sobre la producción de alimentos, la duración de las temporadas de cultivo y la duración del hielo en las masas de agua) y otras medidas indirectas del clima (incluyendo «indicadores climáticos» como anillos de árboles, núcleos de hielo y núcleos de sedimentos). Muchos de estos estudios sugieren que la Edad Media en Europa tuvo varios tramos de varios años con condiciones relativamente agradables y un clima fiable. Sin embargo, hay pocas pruebas de que esas condiciones prevalecieran a escala mundial. De hecho, algunos indicadores climáticos apuntan a varios periodos de sequía prolongada durante el PMM en algunos lugares, como las montañas de Sierra Nevada de Norteamérica, partes de Australia y la estepa asiática, mientras que otras zonas, como el norte de China, experimentaron una mezcla de fuertes lluvias y sequía.
Muchos estudios muestran que la cantidad de calentamiento que se produjo durante el PMM varió según la estación y la región. Algunos aportan pruebas de temperaturas relativamente cálidas (más pronunciadas durante los meses de verano) en varias regiones, incluyendo el Atlántico Norte, el norte de Europa, China y partes de Norteamérica, así como los Andes, Tasmania y Nueva Zelanda. Otros estudios sostienen que las condiciones de temperatura de ciertas regiones, como el Mediterráneo, Sudamérica y otros lugares del hemisferio sur, no eran esencialmente diferentes de las actuales.
Sólo unos pocos estudios han intentado asignar un valor específico a los cambios en las temperaturas medias globales durante el MWP. En 1965, el climatólogo británico Hubert Horace Lamb examinó los registros históricos de las cosechas y las precipitaciones, junto con los datos de los primeros núcleos de hielo y los anillos de los árboles, y llegó a la conclusión de que el PMM fue probablemente 1-2 °C (1,8-3,6 °F) más cálido que las condiciones de principios del siglo XX en Europa. Los intentos de calcular los cambios de temperatura global durante el MWP, incluso utilizando técnicas modernas de muestreo instrumental y de núcleos de hielo, no han sido concluyentes.
Se señala con frecuencia que el MWP fue una época próspera en la historia europea. El intervalo coincidió con las exploraciones nórdicas del Nuevo Mundo, la fundación de asentamientos nórdicos en Islandia y Groenlandia y el aumento de la productividad agrícola y la diversidad de cultivos en el norte de Europa. Algunos paleoclimatólogos e historiadores afirman que las agradables condiciones del PMM permitieron que los asentamientos en Islandia y Groenlandia prosperaran y que los exploradores nórdicos se aventuraran a las costas de Labrador y Terranova para cazar y pescar. Interpretan que los registros de cosechas abundantes en gran parte de Europa significan que la región se benefició de una serie de veranos prolongados e inviernos suaves. Como prueba de que las temperaturas medias eran más cálidas en el norte de Europa, citan la existencia de cultivos de trigo y viñedos en latitudes y elevaciones muy superiores a las actuales.