A megfigyelések és az éghajlati modellezés azt jelzik, hogy a Hadley-cirkuláció legalább az 1980-as évek óta az éghajlatváltozás következtében a pólus felé terjeszkedik, és ezzel párhuzamosan, de kevésbé bizonyosan fokozódik; ezek a változások a regionális időjárási mintákban megfigyelhető tendenciákhoz kapcsolódnak. A modell-előrejelzések szerint a cirkuláció a 21. század folyamán az éghajlatváltozás miatt kiszélesedik és gyengülni fog.
Bár a Hadley-cellák klímaváltozás miatti kiszélesedése a légköri reanalízisek alapján az intenzitásuk növekedésével egyidejűleg következett be, az éghajlati modellek előrejelzései általában a 21. század végére a kiszélesedő cirkulációval párhuzamosan gyengülő cirkulációt ábrázolnak. A szén-dioxid-koncentráció hosszabb távú növekedése a Hadley-cirkuláció gyengüléséhez vezethet, mivel csökken a sugárzásos lehűlés a troposzférában a cirkuláció süllyedő ágai közelében.
A passzátszelek és csapadékminták paleoklíma-rekonstrukciói arra utalnak, hogy a Hadley-cirkuláció a természetes éghajlati változékonyság hatására változott. Az elmúlt 100 000 év Heinrich-féle eseményei során az északi félteke Hadley-cellája megerősödött, míg a déli félteke Hadley-cellája meggyengült. A középső és késő-holocén során a napsugárzás változása az északi félteke Hadley-cellájának felfelé és lefelé haladó ágai dél felé vándoroltak, közelebb a mai helyzetükhöz. Az északi félteke középső szélességeiről származó évgyűrűk arra utalnak, hogy a Hadley-cella ágainak történelmi helyzete is eltolódott a rövidebb oszcillációk hatására: az északi félteke leszálló ága az El Niño-Déli Oszcilláció és a csendes-óceáni dekadikus oszcilláció pozitív fázisaiban dél felé, a megfelelő negatív fázisokban pedig észak felé mozdult. A Hadley-cellák 1400-1850 között dél felé tolódtak el, ami egyidejűleg az északi félteke egyes részein szárazsággal járt.
Az IPCC hatodik értékelő jelentése (AR6) szerint a Hadley-cirkuláció valószínűleg legalább az 1980-as évek óta bővült az éghajlatváltozás hatására, és közepes mértékben valószínűsíthető a cirkuláció intenzívebbé válása. A teljes cirkulációnak a pólus felé történő, körülbelül 0,1°-0. Az 1980-as évek óta az északi félteke Hadley-cellájának pólusirányú eltolódása, amely a légköri reanalízisekben 1992 óta jelentősebb kiterjedést mutat, nagyrészt az északi félteke Hadley-cellájának pólusirányú eltolódásával magyarázható.