Noen effekter av global oppvarming er av en slik natur at de genererer nye påvirkninger på omfanget av den global oppvarmingen. Dette kalles for tilbakekoblingsmekanismer i det globale klimasystemet. En tilbakekobling er et fenomen der en forstyrrelse i en størrelse forårsaker endring i en annen, og endringen i den andre fører til en ytterligere endring i den første. En negativ tilbakekobling er en tilbakekobling der den første forstyrrelsen svekkes av endringene den forårsaker. En positiv tilbakekobling er en der den første forstyrrelsen blir forsterket. Den opprinnelige forstyrrelsen kan enten være et eksternt pådriv eller oppstå som en del av intern variabilitet. Positive tilbakekoblinger har potensial til å akselerere den klimaendringen som er menneskeskapt, og endog endre jordens klimasystem over i en annen tilstand. Endringen kan skje for hele systemet eller deler av det, og være svært forskjellig fra de tilstandene som er kjent fra den nærmeste tiden av jordens historie. For eksempel endringer av atmosfærens eller havets sirkulasjonssystemer. Noen slike tilbakekoblinger kan modelleres og kvantifiseres, noen kan indentifiseres, men ikke kvantifiseres, samt at noen sannsynligvis fremdeles er ukjente (veldig høy konfidens for mulige tilstandsendringer og for manglende kunnskap om tilbakekoblinger og potensielle tilstandsendringer).