有许多正反馈效应会使全球变暖过程以恶性循环的方式发展，并使气候变化的发展变得非常复杂及难以预测，这些正反馈效应包括以下几个方面。
海冰可以反射80%的阳光，当海冰融化后，颜色较深的海洋会吸收更多的太阳光，从而加速海洋的暖化，而海洋的暖化又反过来使海冰融化更快。
积雪覆盖的冰层将大多数阳光反射回空中，当表层冰融化时，颜色更深的湿冰会吸收更多的太阳能。融化的水会在冰盖里形成孔，使冰基变得湿滑，从而加快了冰山流向海洋的速度。随着更多的冰山流向海洋，冰盖 将会变小，冰面下降，温度更高，融化的速度更快。同时，海洋变暖为这一进程增加了另一正反馈效应，融化了近海的积冰──冰架(通常是冰盖与海洋之间屏障)。
随着全球变暖，西伯利亚永久冻结带的加速融化是另一个令人担忧的问题。大量甲烷──一种高效的温室气体──可能因此释放到大气中，提高变暖的速度和永久冻结带融化的速度。
同样，海洋的暖化也会启动另一个正反馈效应，那就是随着海洋温度的升高，大量的海底甲烷水合物会释放到大气中，从而加快暖化速度。
热带雨林是一个巨大的“碳库”，单是巴西亚马逊地区的树木就能储存490亿吨的碳，印尼森林储存了60亿吨的碳。随着全球温度的上升，将导致这些蓄碳池释放大量的碳。
部分资料来源：《2007-2008年人类发展报告》