Het belangrijkste broeikasgas is waterdamp. Waterdamp werkt als een versterkingsmechanisme bij temperatuurveranderingen.
Zonder broeikasgassen en met gelijke andere factoren (zoals de weerkaatsing van zonlicht), zou het gemiddeld op aarde 33 graden Celsius kouder zijn. Waterdamp neemt bijna twee derde van het natuurlijke broeikaseffect voor zijn rekening en is daarmee het belangrijkste broeikasgas. Andere belangrijke broeikasgassen zijn kooldioxide, methaan en ozon.
Waterdamp werkt als een versterkingsmechanisme voor andere effecten die de atmosfeer koelen of opwarmen. Stijgt de temperatuur door de komst van extra kooldioxide en andere broeikasgassen in de atmosfeer, dan komt er in korte tijd extra waterdamp vrij. Door de extra broeikaswerking gaat de temperatuur vervolgens nóg wat meer omhoog. Hierdoor kan de atmosfeer meer warmte vasthouden.
Door bijvoorbeeld terugkaatsting van zonlicht door vulkaanstof, neemt de temperatuur van de atmosfeer af. In deze koelere atmosfeer zal waterdamp condenseren. Hierdoor vermindert de concentratie van waterdamp en dus het broeikaseffect van de waterdamp: de atmosfeer koelt wat verder af.
Ongeveer zeventig procent van het aardoppervlak bestaat uit oceanen, zeeën en meren. Hieruit verdampt water en hogerop in de troposfeer (de onderste laag van de dampkring) condenseert een deel van deze waterdamp tot wolkendruppeltjes. Op den duur komt dit water weer als neerslag op aarde terecht. Gemiddeld over de aardbol is dit één meter neerslag per jaar.
