Vid klimattoppmötet i Paris i december förra året enades regeringarna om att de skulle "fortsätta att arbeta" för att hålla uppvärmningen under denna siffra.
Men en ny studie visar att gränsen kommer att överskridas över land, även om utsläppen av värmande gaser omedelbart upphör.
Forskningen har publicerats i tidskriften Scientific Reports.
Omkring 180 länder har hittills undertecknat klimatavtalet i Paris där de lovade att inte bara begränsa den globala temperaturökningen sedan förindustriella tider till "väl under" 2C utan att göra sitt allra bästa för att hålla dem till 1,5C.
Det lägre målet var avgörande för att få stöd från små östater och de fattigaste utvecklingsländerna. De drar runt parollen "1.5 för att hålla sig vid liv", och har hävdat att deras överlevnad står på spel med ökningen av havsnivåerna och ökningen av stormar som denna mängd uppvärmning skulle medföra.
Men som registrerade temperaturer i år har kantat över 1C, forskare tror att vi redan "dansar" med 1,5 graders målet.
Denna nya studie tyder på att den "nästan säkert kommer att överträffas", åtminstone över land, baserat på den mängd koldioxid som redan finns i atmosfären.
"Även om vi bara hade en planet där vi skulle kunna förhindra att växthusgaser går upp ytterligare, det skulle bli en extra uppvärmning över land, på många platser om inte mest skulle det 1,5 grader över förindustriella nivåer", sade den ledande författaren Dr Chris Huntingford från Storbritanniens Centre för ekologi och hydrologi.
Forskarna säger att det finns två orsaker till fyndet.  Den första är det faktum att mycket av den värme som skapas i jordens växthus för närvarande subsumeras i haven.
Författarna hävdar att denna havssänka kommer att minska när världen minskar utsläppen av koldioxid och andra värmande gaser, vilket sätter mer värme i luften.
Detta kommer att kombineras med den andra anledningen, nämligen att uppvärmningen över land är mycket högre än över haven.
"För tillfället havet drar ner en stor mängd värme från atmosfären," sade Dr Huntingford, "men när du stabiliserar klimatet kommer du till den position där dessa nettoflöden av värme faktiskt blir noll, och det skulle motsvara en högre temperatur."
Andra forskare är överens om att det kommer att bli en betydande, om inte omöjlig, utmaning att hålla temperaturen på 1,5-talet.
"Enligt min mening bör vi arbeta för så lågt mål som möjligt", sade Dr Gavin Schmidt från Nasa, som inte var involverad i studien.
"Men vi borde vara förberedda på värre."
Författarna till den senaste tidningen säger att det var en bra idé att ha ett "aspirativt" 1,5-gradigt mål i Parisavtalet.
Utsläppen minskar, säger de, och användningen av förnybara och gröna energikällor sker snabbare än väntat.
Men om världen skall ta 1,5-målet på allvar, då måste man föra en seriös diskussion om konsekvenserna av detta mål.
"Jag tror att det måste finnas en mycket tankeväckande debatt om vad som ska vinnas vid dessa olika temperaturnivåer, om närma sig de lägre nivåerna innebar allvarligt skada ekonomin", säger Dr Huntingford.
"Varje klimatforskare inser att när du skriver att vi måste få ner utsläppen för att nå detta mål som potentiellt skulle kunna driva världen in i en global recession - så vi måste vara riktigt tydliga med vad som ska vinnas genom att sikta på 1,5 som kan vara extremt svårt för samhället snarare än 2 grader."
Följ Matt på Twitter @mattmcgrathbbc och på Facebook.
Forskare efterlyser en "tänksam debatt" om visheten i försök att hålla en global temperaturhöjning under 1.5C.