Lämpenemisen taso ja laajuus
Lämpömittareilla, barometreillä, sademittareilla ja muilla laitteilla kerättyjä suoria mittauksia ilmasto-olosuhteista on ollut saatavilla 1800-luvulta lähtien. Vanhempien aikakausien ilmasto-olosuhteet on kuitenkin ”rekonstruoitava” historiallisten asiakirjojen (jotka sisältävät tietoja elintarviketuotannosta, kasvukausien pituudesta ja vesistöjen jään kestosta) ja muiden epäsuorien ilmastomittareiden avulla (mukaan lukien ”ilmaston välittäjät”, kuten puiden renkaat, jäänäytteet ja sedimenttisydämet). Monet tällaiset tutkimukset viittaavat siihen, että Euroopan keskiajalla oli useita monivuotisia jaksoja, jolloin sää oli suhteellisen miellyttävä ja luotettava. On kuitenkin vain vähän todisteita siitä, että tällaiset olosuhteet olisivat vallinneet maailmanlaajuisesti. Itse asiassa jotkin ilmastoanalyysit viittaavat siihen, että keskiajanjakson aikana oli useita pitkiä kuivuusjaksoja joissakin paikoissa, kuten Pohjois-Amerikan Sierra Nevadan vuoristossa, osissa Australiaa ja Aasian aroilla, kun taas toisilla alueilla, kuten Pohjois-Kiinassa, esiintyi runsaiden sateiden ja kuivuuden yhdistelmää.
Monet tutkimukset osoittavat, että keskiajanjakson aikainen lämpeneminen vaihteli vuodenaikojen ja alueiden mukaan. Jotkut antavat todisteita suhteellisen lämpimistä lämpötiloista (voimakkaimmin kesäkuukausina) useilla alueilla, kuten Pohjois-Atlantilla, Pohjois-Euroopassa, Kiinassa ja osissa Pohjois-Amerikkaa sekä Andeilla, Tasmaniassa ja Uudessa-Seelannissa. Toiset tutkimukset väittävät, että tiettyjen alueiden, kuten Välimeren, Etelä-Amerikan ja muiden eteläisen pallonpuoliskon paikkojen, lämpötilaolosuhteet eivät olennaisesti eronneet nykyisistä.
Vain muutamissa tutkimuksissa on pyritty antamaan tietty arvo maapallon keskilämpötilan muutoksille MWP:n aikana. Vuonna 1965 brittiläinen ilmastotieteilijä Hubert Horace Lamb tutki historiallisia sato- ja sademäärätietoja sekä varhaisia jääydin- ja puurengastietoja ja päätteli, että MWP oli todennäköisesti 1-2 °C (1,8-3,6 °F) lämpimämpi kuin 1900-luvun alun olosuhteet Euroopassa. Yritykset laskea MWP:n aikaisia globaaleja lämpötilamuutoksia jopa nykyaikaisia instrumentti- ja jääydinnäytteenottotekniikoita käyttäen ovat jääneet tuloksettomiksi.
Usein huomautetaan, että MWP oli vauras aika Euroopan historiassa. Ajanjakso ajoittui samaan aikaan, kun norjalaiset tutkivat Uutta maailmaa, perustivat pohjoismaisia siirtokuntia Islantiin ja Grönlantiin sekä lisäsivät maatalouden tuottavuutta ja viljelykasvien monimuotoisuutta Pohjois-Euroopassa. Jotkut paleoklimatologit ja historioitsijat väittävät, että MWP:n miellyttävät olosuhteet mahdollistivat Islannin ja Grönlannin siirtokuntien kukoistuksen ja norjalaisten tutkimusmatkailijoiden uskaltautumisen Labradorin ja Newfoundlandin rannikoille metsästämään ja kalastamaan. He tulkitsevat tietoja runsaista sadoista suuressa osassa Eurooppaa siten, että alue hyötyi pitkistä kesistä ja leudoista talvista. Todisteena Pohjois-Euroopan lämpimämmistä keskilämpötiloista he mainitsevat vehnänviljelyn ja viinitarhojen olemassaolon nykyistä paljon korkeammilla leveysasteilla ja korkeuksilla.