Musta hiili luetaan otsonin ja metaanin ohella tärkeimpiin lyhytikäisiin ilmastoon vaikuttaviin yhdisteisiin (short-lived climate pollutants, SLCP). Erilaisten ilmastoon vaikuttavien tekijöiden ilmastovaikutuksia tarkastellaan yleensä käyttäen mittatikkuna niin kutsuttua ilmastopakotetta, joka on positiivinen lämmittäville ja negatiivinen viilentäville tekijöille. Paras arvio tämän hetkiselle kokonaisilmastopakotteelle verrattuna esiteolliseen aikaan on noin 2.3 W/m2. Mustan hiilen aiheuttaman säteilypakotteen arvioidaan olevan 1.1 W/m2, kun suurin yksittäisen aineen, hiilidioksidin, aiheuttama säteilypakote on tällä hetkellä noin 1.7 W/m2. On kuitenkin otettava huomioon, että monet mustan hiilen lähteet, kuten biomassan poltto, aiheuttavat mustan hiilen lisäksi myös ilmastoa viilentävien hiukkasten päästöjä. Jos viilennysvaikutukset huomioidaan, mustan hiilen lähteiden aiheuttama ilmastopakote on IPCC:n uusimman raportin mukaan n. 0.4 W/m2. Luvussa on kuitenkin vielä huomattava epävarmuus.
Mustan hiilen ilmastovaikutukset voidaan jakaa karkeasti kolmeen kategoriaan: (1) ilmassa leijuva musta hiili imee auringonvaloa ja lämmittää ilmakehää (suora vaikutus); (2) mustahiilihiukkaset vaikuttavat pilvien ominaisuuksiin ja sitä kautta ilmastoon (epäsuora vaikutus) ja (3) lumen ja jään päälle laskeutunut musta hiili aiheuttaa lämmitystä ja aikaistunutta sulantaa (lumivaikutus). Ilmassa leijuvan mustan hiilen suorat ja epäsuorat ilmastovaikutukset ovat suurimmillaan auringonsäteilyn ollessa voimakasta, joten samanlaiset päästöt vaikuttavat enemmän päiväntasaajan lähellä kuin korkeilla leveysasteilla, ja enemmän kesällä kuin talvella. Toisaalta lumen ja jään sulamisen kautta tapahtuva ilmastovaikutus aiheutuu pääasiassa pohjoisten ja vuoristoalueiden talviaikaisista päästöistä.
Ilmastomallisimulaatioiden mukaan Suomen mustan hiilen päästöjen ilmastovaikutus aiheutuu pääasiallisesti lumen ja jään aikaistuneesta sulannasta. Suomen päästöjen osuus mustan hiilen globaalista lumivaikutuksesta on jopa prosentin luokkaa, kun taas globaaliin suoraan ja epäsuoraan vaikutukseen Suomen päästöt vaikuttavat vain noin promillen verran. Ilmastovaikutusten kannalta Suomen talviaikaiset päästövähennykset ovat siis huomattavasti tehokkaampi hillintäkeino kuin kesäaikaiset päästövähennykset. Vuodenaikaiseroa lisää vielä se seikka, että vähäisen auringonsäteilyn takia mustan hiilen ohella päästöissä syntyvien orgaanisten ja sulfaattihiukkasten viilennysvaikutus on lähes olematon talviaikaan.
Suomen mustan hiilen päästöille puun pienpoltto on suurin lähde. Tällä hetkellä reilut 50 % kokonaispäästöistä syntyy puun pienpoltosta. Toinen merkittävä lähde on liikenne ja työkoneet. Lähivuosikymmeninä liikennepäästöt vähenevät voimakkaasti dieselajoneuvojen tiukkojen päästövaatimusten ansiosta. Sen sijaan pienpolton päästöille ei ole tällä hetkellä päästölainsäädäntöä ja päästöt eivät vähene ilman suunnattuja toimenpiteitä. Pienpolton päästöjä olisi mahdollista merkittävästi vähentää olemassa olevilla teknisillä (tehokkaammat uunit ja kattilat) ja ei-teknisillä (käyttöneuvonta) keinoilla. Puunpolton päästöt ovat terveysriski etenkin tiheään asutuilla pientaloalueilla. Taajama-alueille kohdistetut päästövähennykset olisivat hyödyllisiä sekä ilmaston että terveyden kannalta.