Het is waar dat waterdamp de grootste bijdrage levert aan het broeikaseffect van de aarde. Gemiddeld is het waarschijnlijk verantwoordelijk voor ongeveer 60% van het opwarmingseffect. Waterdamp heeft echter geen invloed op de temperatuur van de aarde, maar wordt integendeel door de temperatuur bepaald. Dit komt doordat de temperatuur van de omringende atmosfeer de maximale hoeveelheid waterdamp die de atmosfeer kan bevatten, beperkt. Als een luchtvolume de maximale hoeveelheid waterdamp bevat en de temperatuur wordt verlaagd, zal een deel van de waterdamp condenseren en vloeibaar water vormen. Dit is de reden waarom wolken ontstaan wanneer warme lucht met waterdamp opstijgt en afkoelt op grotere hoogten, waar het water condenseert tot de kleine druppeltjes waaruit wolken bestaan.
Het broeikaseffect dat de temperatuur van de aarde de afgelopen duizenden jaren op een niveau heeft gehouden dat warm genoeg was voor de ontwikkeling van de menselijke beschaving, wordt geregeld door niet-condenseerbare gassen, voornamelijk kooldioxide (CO2), met kleinere bijdragen van methaan (CH4), stikstofoxide (N2O) en ozon (O3). Sinds het midden van de 20e eeuw zijn er kleine hoeveelheden door de mens geproduceerde gassen, voornamelijk chloor- en fluorhoudende oplosmiddelen en koelmiddelen, aan de mix toegevoegd. Omdat deze gassen bij atmosferische temperatuur en druk niet condenseerbaar zijn, kan de atmosfeer veel meer van deze gassen bevatten. CO2 (en ook CH4, N2O en O3) heeft zich dus in de atmosfeer opgehoopt sinds de Industriële Revolutie, toen we grote hoeveelheden fossiele brandstoffen begonnen te verbranden.
Als de hoeveelheden niet-condenseerbare broeikasgassen niet waren toegenomen, zou de hoeveelheid waterdamp in de atmosfeer niet zijn veranderd, terwijl alle andere variabelen gelijk zouden zijn gebleven. De toevoeging van de niet-condenseerbare gassen doet de temperatuur stijgen en dit leidt tot een toename van de waterdamp die de temperatuur verder doet stijgen. Dit is een voorbeeld van een positief terugkoppelingseffect. Door de opwarming als gevolg van de toename van niet-condenseerbare gassen komt er meer waterdamp in de atmosfeer, wat het effect van de niet-condenseerbare gassen versterkt.
Er is ook een mogelijkheid dat het toevoegen van meer waterdamp aan de atmosfeer een negatief terugkoppelingseffect veroorzaakt. Dit kan gebeuren als meer waterdamp leidt tot meer wolkenvorming. Wolken weerkaatsen zonlicht en verminderen de hoeveelheid energie die het aardoppervlak bereikt om het op te warmen. Als de hoeveelheid zonnewarmte afneemt, zou de temperatuur van de aarde dalen. In dat geval zou de toevoeging van meer waterdamp eerder afkoeling dan opwarming tot gevolg hebben. Maar bewolking betekent wel meer gecondenseerd water in de atmosfeer, wat een sterker broeikaseffect geeft dan niet-gecondenseerde waterdamp alleen – het is warmer op een bewolkte winterdag dan op een heldere. De mogelijke positieve en negatieve terugkoppelingen in verband met de toename van waterdamp en wolkenvorming kunnen elkaar dus opheffen en de zaken compliceren. De feitelijke balans tussen beide is een actief gebied van klimaatwetenschappelijk onderzoek.