Названи по Милутину Миланковићу, математичару који их је први описао, Миланковићеви циклуси су споре варијације у ротацији и нагибу Земље. Ови циклуси укључују промене облика Земљине орбите, као и угао и правац осе на којој се Земља окреће. Ове варијације се дешавају полако и редовно, узрокујући циклусе промена у количини сунчевог зрачења (топлоте) која долази до Земље. Научници верују да ови циклуси могу утицати на дугорочне временске обрасце или климу.
Ексцентричност
Ексцентричност мери одступања у елиптичној (издуженој) орбити Земље од симетричне, кружне орбите. Ако је ексцентричност нула, орбита је кружна. Како орбита постаје елиптичнија, њена ексцентричност се приближава једној. Две најважније удаљености између Земље и Сунца описане су као перихел или тачка у Земљиној орбити када је најближа Сунцу и афел или када је најудаљенија. Разлика између ових растојања назива се ексцентричност. Ексцентричност Земље варира од 0,0005 до 0,06, а што је овај број већи, то више сунчевог зрачења досеже површину Земље. Циклуси ексцентричности трају између 90.000 и 100.000 година.
Косост
Угао Земљине осе назива се њена косост. Да је косост Земље једнака нули (уопште нема нагиба), Земља не би имала годишња доба, јер не би дошло до температурних промена. Током зиме, северна хемисфера (где је већина Земљине копнене масе) нагнута је од сунца, примајући сунчево зрачење под већим углом. То резултира хладнијим температурама и екстремнијим температурним променама. Током лета копнена маса се нагиње према сунцу, што резултира топлијим температурама и мање екстремним променама. Циклуси косости трају 40.000 година, а сам нагиб варира од 22 до 24,5 степени.
Прецесија
Прецесија описује благо колебање у Земљиној оси узроковано месецом и другим планетама Сунчевог система. Прецесиони циклуси мењају време перихелија и афелија, узрокујући повећање и смањење сезонског контраста. Када је хемисфера оријентисана према сунцу у перихелију, настају екстремне разлике у годишњим добима, а овај образац је обрнут на супротној хемисфери. Земљина ос се клима у циклусима који трају 26.000 година.
Клима
Комбиновани ефекти циклуса ексцентричности, косости и прецесије узрокују промене временских образаца на Земљи. Земља је удаљена 5 милиона километара (3 милиона миља) од сунца у афелију него у перихелију. Тренутно се лето на северној хемисфери дешава близу афела, па су разлике у температури мање екстремне, а клима блага. Пре шеснаест хиљада година зима се догодила на северној хемисфери у афелију и постојале су екстремне разлике у температури. Научници верују да су ове разлике можда одговорне за кретање глечера док се непрестано одмичу и повлаче преко континената, утичући на дугорочне климатске циклусе на Земљи.