由于《联合国气候变化框架公约》只是一项框架公约,没有规定具体的减排指标,缺乏可操作性,为此于1997年12月11日于日本京都召开的《框架公约》第三次缔约方大会上,各缔约国经过异常艰苦的谈判,终于制定了《〈联合国气候变化框架公约〉京都议定书》(简称《京都议定书》),为各缔约方规定了有法律约束力的定量化减排和限排指标。议定书规定,在2008年到2012年间,发达国家温室气体排放量要在1990年的基础上平均削减5.2%,包括6种气体,二氧化碳、甲烷、氮氧化物、氟利昂(氟氯碳化物)等。其中最大排放国美国削减7%,欧盟各国8%,日本减少6%,加拿大削减6%;新西兰、俄罗斯和乌克兰可将排放量稳定在1990年水平上,而发展中国家包括几个主要的二氧化碳排放国,如中国、印度等并不受约束。这一协议被称为人类“为防止全球变暖迈出的第一步”,也是历史上第一个为发达国家规定减少温室气体排放的法律文件。为帮助各缔约方实现它们的承诺,《京都议定书》制定了三种灵活机制,即联合履行、排放贸易和清洁发展机制。根据这些灵活机制,发达国家可在它们之间及发展中国家之间,通过一定项目,转让或购买排放许可,以最低成本,达到它们减排的目标。

　　《京都议定书》的生效条件是55个《框架公约》缔约方批准,且其中的附件一国家缔约方1990年温室气体排放量之和占全部附件一国家缔约方1990年温室气体排放总量的55%以上。由于美国1990年温室气体排放量占附件一国家的36.1%,在美国拒绝批准《京都议定书》的情况下,要达到生效条件,意味着几乎所有其他附件一国家都必须批准。俄罗斯因占1990年附件一国家17.4%的排放量而持有决定《京都议定书》生死的一票。在俄罗斯于2004年11月18日向联合国正式递交加入文件后,《京都议定书》已于2005年2月16日生效。截至2007年12月,共有176个缔约方批准、加入、接受或核准《京都议定书》。