Viszonylag kis kezdeti hőmérséklet emelkedés hatására beindulhat több önerősítő, úgynevezett pozitív visszacsatolásos folyamat, amelyek egymást is erősítik, illetve egymásra épülhetnek. Így egy esetleg ártalmatlannak tűnő kezdeti felmelegedés beláthatatlan következményekkel járhat.

A globális felmelegedés folyamatában fellépő egyik pozitív visszacsatolás a sarki jégtakaró olvadása. A jég a Nap hőjének 80%-át visszaveri, a víz nagy részét elnyeli. Így ha a jég olvad, a helyén megjelenő vízfelszín több hőt nyel el. Ez újabb jégolvadást indít el, amitől még jobban melegszik az óceán, stb. 

Egy további pozitív visszacsatolás lép fel Szibéria és Alaszka korábban állandóan fagyott tundrájának (úgynevezett permafrost) olvadásakor. Itt a fagyott mocsarakban hatalmas mennyiségű metán tárolódik, ami az olvadás hatására a légkörbe jut, ahol még erőteljesebb melegedést, és így még erősebb olvadást indukál. 

Még a mocsarakban lévő metánnál is sokkal nagyobb mennyiség van az óceánok alján, nagy nyomás alatt jégbe fagyva, úgynevezett metán-hidrát, vagy metán-klatrát formájában. Ezt korábban nagyon stabil képződménynek gondolták, új kutatások viszont azt mutatják, hogy már több alkalommal jutott innen is metán a légkörbe. Közéjük tartoztak a Földtörténet legnagyobb katasztrófái. 

A pozitív visszacsatolások nagy veszélye, hogy nagyon könnyen átlökhetik a globális felmelegedés folyamatát azon a ponton, ahol az ember azt még megállíthatja. Az Északi-sark és Szibéria olvadása már zajlik, az óceáni metán felszínre jutásáról pedig csak remélhetjük, hogy nem indul be.