「聯合國氣候變化綱要公約」於1992年簽訂之後，由於國際普遍認為各會員國並沒有認真地執行公約所定之溫室氣體減量目標，因此有了需要制訂一個具國際法約束力議定書的共識，便在1997年12月日本京都召開的COP3中通過了「京都議定書」。
議定書規範附件一名單國家需以個別或共同的方式，控制人為排放之溫室氣體數量，將大氣中的溫室氣體含量穩定在一個適當的水平，以保證生態系統的平滑適應、食物的安全生產和經濟的可持續發展；且必須在2008至2012年間將溫室氣體排放量降至比1990年平均水準還要再減少5.2%。
京都議定書另有幾個特色，首先它讓各締約方承擔共同但差異的責任(common but differentiated responsibilities)，僅規範附件一國家（已開發國家）第一承諾期(2008-2012)減量責任，例如附件一國家在2008至2012年的減量承諾目標，歐盟是削減8%、美國則是7%，而日本為6%。第二個特色是，藉由它所創的跨國減量三種京都機制，締約國得以自其他國家執行的減量活動中，獲得較多的氣體減量配額，以達到自身承諾的減量承諾目標，最為人所知的就是碳排放交易機制(Emission Trade)。
京都議定書於2004年12月俄羅斯簽署協議後，順利達到了需由55個國家簽署批准，且簽署國之碳排放總量達1990年全球碳排放量之55％以上的生效條件，京都議定書終於在2005年2月16日正式生效。
2012年12月在卡達召開的第18屆COP聯合國氣候變化大會，決定將本應於當年年到期的京都議定書延長至2020年(杜哈修正案)，不過這項決議仍未獲得美、俄、日與中國大陸等締約方同意。