Poziom i zakres ocieplenia
Bezpośrednie pomiary warunków klimatycznych zebrane przez termometry, barometry, deszczomierze i inne urządzenia są dostępne od XIX wieku. Warunki klimatyczne w starszych okresach muszą być jednak „zrekonstruowane” przy pomocy dokumentów historycznych (które zawierają dane dotyczące produkcji żywności, długości okresów wegetacyjnych i czasu trwania lodu na zbiornikach wodnych) i innych pośrednich miar klimatu (w tym „proksymów klimatu”, takich jak słoje drzew, rdzenie lodowe i rdzenie osadowe). Wiele z tych badań sugeruje, że w średniowieczu w Europie istniało kilka wieloletnich okresów stosunkowo przyjemnych warunków i niezawodnej pogody. Niewiele jest jednak dowodów na to, że takie warunki panowały w skali globalnej. Rzeczywiście, niektóre wskaźniki klimatyczne wskazują na kilka okresów przedłużonej suszy podczas MWP w niektórych miejscach, takich jak góry Sierra Nevada w Ameryce Północnej, części Australii i stepy Azji, podczas gdy inne obszary, takie jak północne Chiny, doświadczyły mieszanki obfitych opadów i suszy.
Wiele badań pokazuje, że ilość ocieplenia występującego podczas MWP różniła się w zależności od pory roku i regionu. Niektóre z nich dostarczają dowodów na stosunkowo ciepłe temperatury (najbardziej wyraźne w miesiącach letnich) w kilku regionach, w tym na północnym Atlantyku, w północnej Europie, Chinach i części Ameryki Północnej, a także w Andach, na Tasmanii i w Nowej Zelandii. Inne badania utrzymują, że warunki temperaturowe w niektórych regionach, takich jak Morze Śródziemne, Ameryka Południowa i inne miejsca na półkuli południowej, zasadniczo nie różniły się od tych panujących obecnie.
Tylko kilka badań próbowało przypisać konkretną wartość do zmian w średnich globalnych temperaturach podczas MWP. W 1965 r. brytyjski klimatolog Hubert Horace Lamb zbadał historyczne zapisy zbiorów i opadów, wraz z wczesnymi danymi o rdzeniach lodowych i pierścieniach drzew, i doszedł do wniosku, że MWP był prawdopodobnie o 1-2 °C (1,8-3,6 °F) cieplejszy niż wczesne XX-wieczne warunki w Europie. Próby obliczenia globalnych zmian temperatury podczas MWP, nawet przy użyciu nowoczesnych technik instrumentalnych i próbkowania rdzeni lodowych, nie przyniosły rozstrzygnięcia.
Często wskazuje się, że MWP był okresem prosperity w historii Europy. Interwał był zbieżny z Norse eksploracji Nowego Świata, zakładanie Norse osiedli w Islandii i Grenlandii, a zwiększona wydajność rolnictwa i różnorodność upraw w północnej Europie. Niektórzy paleoklimatolodzy i historycy twierdzą, że przyjemne warunki MWP pozwoliły osadom na Islandii i Grenlandii prosperować, a nordyckim odkrywcom zapuszczać się na wybrzeża Labradoru i Nowej Fundlandii, by polować i łowić ryby. Interpretują oni zapisy o obfitych zbiorach w dużej części Europy jako oznaczające, że region ten korzystał z serii wydłużonych lat i łagodnych zim. Jako dowód na istnienie cieplejszych średnich temperatur w północnej Europie przytaczają istnienie upraw pszenicy i winnic na szerokościach geograficznych i wysokościach, które były znacznie wyższe niż obecnie.