Le climat de la planète se réchauffe et ses effets sont entachés d'une forte incertitude. Une hausse de la température et de la fréquence d'événements extrêmes tels des inondations ou des sécheresses est prévue. La forte dépendance de l'agriculture aux conditions climatiques en fait de facto un champ d'application privilégié. Cette thèse se destine ainsi à étudier la relation entre climat et agriculture, afin d'évaluer les conséquences potentielles du changement climatique, en mêlant travaux empiriques et théoriques. Les deux premiers chapitres se concentrent sur les pays en développement au travers de deux études examinant la production et les profits agricoles ainsi que les décisions de consommation des ménages agricoles indiens. Les divers scénarios climatiques envisagés montrent un effet global négatif sur la production et les profits, particulièrement pour les ménages agricoles du sud du pays. L'irrigation tout comme le mélange des cultures permettent toutefois de réduire les dommages subis, notamment pour les petits exploitants. Les deux chapitres suivants considèrent des pays économiquement développés, en commençant par une étude des rendements céréaliers européens. Les projections sous les différents scénarios climatiques indiquent une faible croissance des rendements du blé d'ici à la fin du XXIe siècle, comparativement aux observations des 25 dernières années. Ces gains faibles sont toutefois accompagnés d'une forte hétérogénéité régionale. Pour le maïs, des faibles gains d'ici la moitié du XXIe s'effacent derrières de plus fortes pertes dans le long terme. L'approche partielle est ensuite délaissée pour laisser place à une analyse en équilibre général s'attachant à étudier les effets de court terme des chocs climatiques sur les cycles économiques, à travers leur impact sur l'agriculture. Une hausse de la variance des chocs climatiques conformément à celle prévue par des scénarios climatiques entraîne un accroissement substantiel de variables macroéconomiques telles la production et l'inflation.