En undersökning av mer än 250 växter och djur tyder på att deras förmåga att anpassa sig till förändringar i nederbörd och temperatur kommer att överträffas kraftigt av framtida klimatförändringar.
Amfibier, reptiler och växter är särskilt sårbara, enligt amerikanska forskare.
Och tropiska arter löper större risk än de i tempererade zoner.
Vissa djur kanske kan förflytta sig geografiskt för att klara av stigande temperaturer, men andra bor i isolerade områden där de inte kan röra sig, till exempel i naturreservat eller på berg eller öar.
Ekologerna analyserade hur snabbt arter hade ändrat sina klimat nischer (de förhållanden där de kan överleva) över tid, och hur dessa hastigheter jämfört med den globala uppvärmningen.
De analyserade 266 populationer av växter och djur, inklusive insekter, groddjur, fåglar, däggdjur och reptiler.
Förändringstakten i klimat nischer var mycket långsammare än den förväntade klimatförändringen, med mer än 200.000 gånger för temperatur (i genomsnitt), sade de.
"Totalt, våra resultat visar att graden av klimatförändringar nisch bland populationer av växter och djur är dramatiskt långsammare än prognostiserade hastigheter av framtida klimatförändringar," säger Tereza Jezkova och John Wiens, vid University of Arizona.
Däggdjur och fåglar kan vara bättre lämpade att överleva än groddjur och reptiler, eftersom de hade förmågan att reglera sina egna kroppstemperaturer, sade dr Wiens.
Och även om vissa arter kan förflytta sig till högre breddgrader eller höjder för att överleva, "för många organismer, det är inte ett alternativ".
"Det är en dubbel risk för klimatförändringar och förstörelse av livsmiljöer", berättade han för BBC News.
Forskningen publiceras i tidskriften Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences.
Följ Helen på Twitter.
Många arter kommer inte att kunna anpassa sig tillräckligt snabbt för att överleva klimatförändringarna, säger forskare.