"Världen befinner på en förödande väg mot en global uppvärmning på 2,7-grader", säger Guterres i ett uttalande, bara veckor före FN:s klimatmöte i Glasgow.
Varningen kommer i samband med publiceringen av en FN-rapport, som visar att de globala utsläppen ökar kraftigt – i stället för att minska.
Görs inte en gemensam ansträngning av världens länder kan följderna bli förödande, varnar FN-chefen.
"Uppnås inte målet kommer effekten att kunna mätas i enorma förluster av människoliv och försörjningsmöjligheter", säger Guterres.
Enligt Parisavtalet ska den globala uppvärmningen begränsas till under 2 grader – och helst till 1,5 grader – jämfört med förindustriell tid.