Da centinaia di anni (la prima osservazione documenta risale al 1567) i pescatori del Sud America hanno notato in alcuni inverni la comparsa di acque marine più calde del normale lungo le coste dell'Equatore e del Perù; poiché questo fenomeno è abitualmente osservato nel tardo dicembre, sotto Natale, un ignoto pescatore di Callao, una località a 20 km da Lima, gli diede il nome di El Niño, letteralmente il bambinello in riferimento al bambin Gesù.
Fino agli anni '50 il Niño era visto più come un fenomeno di carattere locale, per quanto misterioso, e che aveva ripercussioni climatiche soltanto sulle coste sudoccidentali del Sud America.
Numerosi studi hanno messo in evidenza uno stretto legame tra il fenomeno Niño e fenomeni meteorologici anomali a livello globale.
Alla fine degli anni '60 il meteorologo norvegese Jacob Bjerknes scoprì che l'aumento delle temperature superficiali dell'oceano non è limitato alla costa occidentale del Sud America, ma si estende per migliaia di chilometri nel Pacifico centrale. Egli osservò inoltre che, talvolta, dopo un episodio di Niño le acque del Pacifico orientale si raffreddano più del normale, una condizione che oggi è nota come La Niña, e che induce altre ripercussioni climatiche a livello mondiale.
I due fenomeni hanno solitamente effetti opposti: ad esempio se il Niño è accompagnato da pesanti e prolungati periodi di siccità nei paesi del Pacifico Tropicale occidentale e alluvioni in quelli che si affacciano sul settore orientale, la Niña ha effetti opposti: le precipitazioni diminuiscono sul Pacifico Tropicale orientale e rimangono confinate al Pacifico occidentale dove diventano ancora più abbondanti.
Il Niño si ripete in media ogni 4-5 anni, ma la meteorologia non è una scienza esatta e il ritardo può arrivare a sette anni oppure non superare il biennio. La cadenza con cui si ripresenta la Niña oscilla tra 3 e 6 anni.
Il fenomeno si ripete da molti secoli: numerose tracce di episodi di Niño risalgono a 40.000 anni fa, ma è possibile che il fenomeno abbia influenzato il clima dell'intero pianeta, per lo meno in determinate epoche storiche, nel corso dell'ultimo milione di anni.
Negli ultimi decenni, il Niño si è presentato più di frequente rispetto al passato ed è tornato ogni volta più inteso. A partire dal 1980 si sono registrati gli eventi più intensi dell'ultimo secolo e quello più duraturo (dal 1990 al 1995).
I due episodi di Niño più violenti del XX secolo sono avvenuti nel 1982-1983 e nel 1997-1998.
Se l'episodio del 1982-1983 va ricordato come quello dagli eccessi termici più alti mai registrati negli ultimi 150 anni, quello del 1997-1998 è passato alla storia come il Niño con il più rapido surriscaldamento delle acque del Pacifico Tropicale e con alcuni tra i maggiori effetti a livello mondiale.
In una situazione di normalità, la temperatura superficiale del Pacifico Tropicale nell'area della costa sudamericana oscilla tra i 22 e i 25 °C. Durante gli episodi del 1982 e del 1997 le temperature superficiali raggiunsero valori superiori a 28 °C nel settore centro-orientale dell'oceano, con punte di 30 °C a ridosso delle coste del Perù: un surplus di 5-7 gradi rispetto alla media stagionale.
Gli effetti climatici di Niño e Niña
In tempi recenti si sono verificati numerosi episodi di Niño (1969, 1972, 1976, 1979, 1982-1983, 1986-1987, 1991-1995, 1997-1998).
Molte anomalie climatiche che fino a pochi anni fa venivano addebitate all'incremento dell'effetto serra, oggi trovano invece una più logica spiegazione nel fenomeno del Niño.
Le regioni che risentono del maggior sconquasso climatico sono quelle che si affacciano direttamente sul Pacifico tropicale. Episodi di forte siccità si manifestano in Indonesia, Australia, Filippine, Nuova Zelanda e Venezuela, mentre un forte aumento della piovosità colpisce il Perù, l'Equador, l'Argentina, l'Uruguay, il Cile, il Brasile e la Polinesia.
Il forte surriscaldamento del Pacifico tropicale scompagina la normale circolazione atmosferica anche in aree molto distanti dall'Equatore. In entrambi gli emisferi, per esempio, aumenta il flusso delle correnti occidentali che regolano il tempo alle medie latitudini, il che comporta tra l'altro una più intensa attività dei cicloni extratropicali, quelli che portano il maltempo anche sull'Europa. In particolare durante gli episodi di Niño si ha un incremento della piovosità lungo una larga fascia che va dalla Francia fino alla Germania, fino ai Balcani e all'Italia (in modo particolare nelle regioni settentrionali).
Anche nel resto del mondo il Niño crea conseguenze sulla distribuzione delle piogge: si sono verificati episodi di forte siccità nel vasto territorio dell'India, del Pakistan e in gran parte dell'Africa meridionale, compreso il Madagascar. Nel contempo si registrano piogge torrenziali nell'Africa equatoriale (Somalia, Kenia, Etiopia), in California, sul settore sud orientale degli Stati Uniti.
Le conseguenze si fanno sentire anche sulle temperature: in estate le ondate di calore colpiscono gran parte del Sud America e del Sudest asiatico, il Giappone, l'Alaska, i paesi dell'Europa mediterranea (Spagna, Francia, Grecia e Italia) e alcune regioni della Siberia centrale e occidentale.
Aumenta il rischio di tifoni sul Pacifico centrale e sul Bangladesh. Vengono spesso modificate anche le traiettorie dei cicloni tropicali che così riescono a raggiungere regioni in cui solitamente non vi sono le condizioni per un loro sviluppo. Così durante il famoso evento del 1982-1983 la Polinesia fu interessata dal passaggio di 6 perturbazioni tropicali (tra cui 5 cicloni) in 5 mesi, causando ingenti danni e la perdita di numerose vite umane.
Le anomalie climatiche indotte dalla Niña interessano invece soprattutto i paesi che si affacciano direttamente sul Pacifico tropicale. Le precipitazioni aumentano sul Pacifico equatoriale occidentale, in Indonesia e nelle Filippine, mentre diminuiscono sul Pacifico occidentale.
Analizzando le caratteristiche comuni a diciotto casi di Niña avvenuti nel secolo scorso, sono state evidenziate nel tardo inverno, temperature più basse della norma su Francia, Inghilterra, Germania e Nord Italia. Il fenomeno è anche accompagnato da forte siccità invernale nel Mediterraneo. Presso il Centro Epson Meteo è stata portata avanti per la prima volta in Italia una dettagliata ricerca sugli effetti che il Niño e la Niña hanno avuto sul tempo in Italia. I risultati sono stati sorprendenti: contrariamente a quanto si credesse, esistono forti legami tra gli episodi di Niño e alcuni aspetti del clima in Italia, primo fra tutti la temperatura.
Le estati più calde che si siano mai registrate in Italia sono sempre coincise con episodi di Niño, come è accaduto ad esempio nel 1983 e nel 1998.

Precipitazioni cumulate tra gennaio e marzo del 1989 sul Pacifico Tropicale, nel pieno di un forte episodio di La Niña; la seconda mappa mostra le deviazioni dalla media del periodo. Risulta evidente il forte calo delle precipitazioni sul Pacifico Centrale, in contrasto con le abbondanti piogge, più del solito, su Indonesia e Pacifico Occidentale.

Precipitazioni cumulate tra gennaio e marzo del 1998 sul Pacifico Tropicale, nel pieno dell'episodio di Niño più intenso del secolo; la seconda mappa mostra le deviazioni dalla media del periodo. Risulta evidente la forte siccità che ha colpito l'Indonesia e le forti precipitazioni oltre la norma su Pacifico Centrale e coste di Perù ed Ecuador.