Olyan folyamat, amely stabilizáló hatást gyakorol egy rendszerre, azaz csökkenti az eredeti változás mértékét. A klímában ez azt jelenti, hogy egy változás hatására olyan mechanizmusok indulnak be, amelyek tompítják vagy ellensúlyozzák a változás hatásait.
Klimatikus szempontból a negatív visszacsatolás fontos, mert segíthet mérsékelni a globális felmelegedést vagy más éghajlati változásokat. Példák közé tartozik, hogy a légköri szén-dioxid-koncentráció növekedése serkenti a növények fotoszintézisét, ami több szén-dioxid megkötéséhez vezethet. Egy másik példa a Földön lévő felhők hatása: bizonyos típusú felhők több napsugárzást vernek vissza, így csökkentik a felszín hőmérsékletét.
Globális trendként megfigyelhető, hogy a klímaváltozást mérséklő negatív visszacsatolások jelen vannak, de gyakran nem elegendők az emberi tevékenység által okozott felmelegedés ellensúlyozására. Az ilyen mechanizmusok megértése kulcsfontosságú az éghajlatmodellek pontosságának javításában.
Emellett pozitív visszacsatolási mechanizmusok is léteznek.