Geoengineering, storskalig manipulering av en specifik process som är central för att kontrollera jordens klimat i syfte att uppnå en specifik fördel. Det globala klimatet styrs av den mängd solstrålning som jorden tar emot och även av hur denna energi går till i jordens system, dvs. hur mycket som absorberas av jordens yta och hur mycket som reflekteras eller återstrålas tillbaka till rymden. Solstrålningens reflektion styrs av flera mekanismer, bl.a. jordytans albedo och molntäckning samt förekomsten av växthusgaser som koldioxid (CO2) i atmosfären. Om förslag till geoengineering ska kunna påverka det globala klimatet på något meningsfullt sätt måste de avsiktligt ändra det relativa inflytandet av en av dessa kontrollmekanismer.
Först utvecklades förslagen till geoengineering i mitten av 1900-talet. Genom att förlita sig på teknik som utvecklades under andra världskriget var sådana förslag utformade för att ändra vädersystem för att få mer gynnsamma klimatförhållanden på regional nivå. En av de mest kända teknikerna är cloud seeding, en process där man försöker få regn till torra jordbruksmarker genom att sprida partiklar av silverjodid eller fast koldioxid i regnbärande moln. Molnutsättning har också använts för att försöka försvaga tropiska stormar. Dessutom föreslog den amerikanska militären att kärnvapen skulle kunna användas som verktyg för att förändra det regionala klimatet och göra vissa områden i världen mer gynnsamma för mänsklig bebyggelse. Detta förslag testades dock inte.
Molnutsättning fungerar på regional nivå och försöker påverka vädersystemen till förmån för jordbruket. Dagens förslag till geoengineering har fokuserat på den globala skalan, särskilt eftersom det har visat sig att koldioxidkoncentrationerna i atmosfären ökar och att det därmed finns en risk för global uppvärmning. Det har uppstått två fundamentalt olika sätt att angripa problemet med den globala klimatförändringen. I den första strategin föreslås användning av teknik som skulle öka reflektionen av inkommande solstrålning och därmed minska solstrålningens värmande effekt på jordens yta och den lägre atmosfären. Att ändra jordens värmebudget genom att reflektera mer solljus tillbaka till rymden kan dock motverka stigande temperaturer, men skulle inte göra något för att motverka den ökande koncentrationen av koldioxid i jordens atmosfär. Den andra metoden för geoengineering fokuserar på detta problem och föreslår att koldioxid avlägsnas från luften och lagras i områden där den inte kan interagera med jordens atmosfär. Detta tillvägagångssätt är mer tilltalande än det första eftersom det har potential att motverka både stigande temperaturer och stigande koldioxidhalter. Dessutom skulle en minskning av koldioxid i luften kunna lösa problemet med försurning av haven. Stora mängder koldioxid från atmosfären tas upp av haven och blandas med havsvatten för att bilda kolsyra (H2CO3). När mängden kolsyra ökar i havet sänker den havsvattnets pH-värde. En sådan försurning av haven kan leda till skador på korallrev och andra kalkhaltiga organismer som t.ex. sjöborrar. En minskning av koldioxidkoncentrationen skulle bromsa och kanske så småningom stoppa produktionen av kolsyra, vilket i sin tur skulle minska havsförsurningen.
För vissa forskare gränsar förslagen om geoengineering i global skala till science fiction. Geoengineering är också kontroversiellt eftersom det syftar till att ändra det globala klimatet – ett fenomen som ännu inte är helt klarlagt och som inte kan ändras utan risk. I populärpressen har det förekommit rapporter som ser geoengineering som det sista alternativet för att motverka klimatförändringarna om alla andra åtgärder för att minska koldioxidutsläppen misslyckas under de kommande årtiondena. I flera studier förespråkas att rigorösa tester bör föregå genomförandet av alla förslag till geoengineering så att oavsiktliga konsekvenser kan undvikas. Varje förslag som beskrivs nedan skulle skilja sig från de andra i fråga om potentiell effektivitet, komplexitet, kostnad, säkerhetsaspekter och okända effekter på planeten, och alla förslag bör utvärderas grundligt innan de genomförs. Trots detta har inget föreslaget system testats målmedvetet, inte ens som en småskalig pilotstudie, och därför har effektiviteten, kostnaden, säkerheten eller tidsplanen för något system aldrig utvärderats.