Milankovićevi cikli so poimenovani po Milutinu Milankoviču, matematiku, ki jih je prvi opisal, počasne razlike v Zemljinem vrtenju in nagibu. Ti cikli vključujejo spremembe oblike orbite Zemlje ter kota in smeri osi, na kateri se Zemlja vrti. Te spremembe se pojavljajo počasi in redno, kar povzroča cikle sprememb v količini sončnega sevanja (toplote), ki doseže Zemljo. Znanstveniki menijo, da lahko ti cikli vplivajo na dolgoročne vremenske vzorce ali podnebje.
Ekscentričnost
Ekscentričnost meri odstopanja v eliptični (podolgovati) orbiti Zemlje od simetrične, krožne orbite. Če je ekscentričnost nič, je orbita krožna. Ko orbita postane bolj eliptična, se njena ekscentričnost približa eni. Dve najpomembnejši razdalji med Zemljo in soncem sta opisani kot perihelij ali točka v Zemljini orbiti, ko je najbližja soncu, in afelij ali ko je najbolj oddaljena. Razlika med temi razdaljami se imenuje ekscentričnost. Ekscentričnost Zemlje se giblje od 0,0005 do 0,06 in večja kot je ta številka, več sončnega sevanja doseže površino Zemlje. Cikli ekscentričnosti trajajo med 90.000 in 100.000 leti.
Poševnost
Kot zemeljske osi se imenuje njena poševnost. Če bi bila poševnost Zemlje enaka nič (nič nagiba), Zemlja ne bi imela letnih časov, ker ne bi prišlo do temperaturnih sprememb. Pozimi je severna polobla (tam, kjer je večina zemeljske kopne mase) nagnjena stran od sonca in sončno sevanje prejema pod več kotom. Posledica tega so hladnejše temperature in bolj ekstremne temperaturne spremembe. Poleti je kopno nagnjeno proti soncu, kar ima za posledico toplejše temperature in manj ekstremne spremembe. Cikli poševnosti trajajo 40.000 let, sam nagib pa se giblje od 22 do 24,5 stopinj.
Precesija
Precesija opisuje rahlo mahanje v zemeljski osi, ki ga povzročajo luna in drugi planeti v sončnem sistemu. Precesijski cikli spremenijo čase perihelija in afelija, kar povzroči povečanje in zmanjšanje sezonskega kontrasta. Ko je polobla usmerjena proti soncu v periheliju, nastanejo skrajne razlike v letnih časih, ta vzorec pa je obrnjen na nasprotni polobli. Zemljina os se ziba v ciklih, ki trajajo 26.000 let.
Podnebje
Skupni učinki ciklov ekscentričnosti, poševnosti in precesije povzročajo spremembe vremenskih vzorcev na Zemlji. Zemlja je oddaljena 5 milijonov kilometrov (3 milijone milj) od sonca v afeliju kot v periheliju. Trenutno se poletje na severni polobli dogaja blizu afelija, zato so temperaturne razlike manj ekstremne in podnebje je blago. Pred šestnajst tisoč leti se je na severni polobli v afeliju zgodila zima in temperature so bile izjemne. Znanstveniki verjamejo, da so te razlike lahko posledica gibanja ledenikov, saj se večkrat pomikajo in umikajo po celinah, kar vpliva na dolgoročne podnebne cikle Zemlje.