Es cierto que el vapor de agua es el mayor contribuyente al efecto invernadero de la Tierra. Por término medio, es probable que represente alrededor del 60% del efecto de calentamiento. Sin embargo, el vapor de agua no controla la temperatura de la Tierra, sino que es controlado por la temperatura. Esto se debe a que la temperatura de la atmósfera circundante limita la cantidad máxima de vapor de agua que puede contener la atmósfera. Si un volumen de aire contiene su cantidad máxima de vapor de agua y la temperatura disminuye, parte del vapor de agua se condensará para formar agua líquida. Por eso se forman las nubes, ya que el aire caliente que contiene vapor de agua se eleva y se enfría a mayor altura, donde el agua se condensa en las diminutas gotas que forman las nubes.
El efecto invernadero que ha mantenido la temperatura de la Tierra a un nivel lo suficientemente cálido como para que la civilización humana se desarrolle durante los últimos milenios está controlado por los gases no condensables, principalmente el dióxido de carbono, CO2, con contribuciones menores del metano, CH4, el óxido nitroso, N2O, y el ozono, O3. Desde mediados del siglo XX, se han añadido a la mezcla pequeñas cantidades de gases artificiales, principalmente disolventes y refrigerantes que contienen cloro y flúor. Dado que estos gases no son condensables a temperaturas y presiones atmosféricas, la atmósfera puede contener una cantidad mucho mayor de estos gases. Por lo tanto, el CO2 (así como el CH4, el N2O y el O3) se ha ido acumulando en la atmósfera desde la Revolución Industrial, cuando empezamos a quemar grandes cantidades de combustibles fósiles.
Si no hubiera habido ningún aumento en las cantidades de gases de efecto invernadero no condensables, la cantidad de vapor de agua en la atmósfera no habría cambiado con todas las demás variables sin cambios. La adición de los gases no condensables hace que la temperatura aumente y esto conduce a un aumento del vapor de agua que aumenta aún más la temperatura. Este es un ejemplo de efecto de retroalimentación positiva. El calentamiento debido al aumento de los gases no condensables hace que entre más vapor de agua en la atmósfera, lo que se suma al efecto de los no condensables.
También existe la posibilidad de que añadir más vapor de agua a la atmósfera produzca un efecto de retroalimentación negativa. Esto podría suceder si más vapor de agua conduce a la formación de más nubes. Las nubes reflejan la luz solar y reducen la cantidad de energía que llega a la superficie de la Tierra para calentarla. Si la cantidad de calentamiento solar disminuye, entonces la temperatura de la Tierra disminuiría. En ese caso, el efecto de añadir más vapor de agua sería de enfriamiento en lugar de calentamiento. Pero la nubosidad significa más agua condensada en la atmósfera, lo que provoca un efecto invernadero más fuerte que el vapor de agua no condensado por sí solo: hace más calor en un día de invierno nublado que en uno despejado. Así, las posibles reacciones positivas y negativas asociadas al aumento del vapor de agua y a la formación de nubes pueden anularse mutuamente y complicar las cosas. El equilibrio real entre ellas es un área activa de investigación en la ciencia del clima.