京都議定書は、地球温暖化を防止するための国際的な枠組みとなる取り決めとして、1997年12月に京都で開かれた「気候変動枠組条約第３回締結国会議（COP3）」で採択された。京都議定書以前にも、地球温暖化の原因となる大気中の二酸化炭素（CO2）やメタンなど温室効果ガスの濃度を安定化させることを目的とする「気候変動枠組条約」があった。1992年の地球環境サミットで発案され1994年に発効した国際条約だが、法的拘束力はなかった。
京都議定書は、先進国などに対して2008年から2012年の間に、６種類の温室効果ガス（CO2、メタン、亜酸化窒素、ハイドロフルオロカーボン類（HFCs）、パーフルオロカーボン類（PFCs）、六フッ化硫黄）の排出量を、基準年（1990年）比で一定数値削減することを義務づけた画期的なものだ。主要国の削減率は、日本６％、米国７％、ＥＵ８％、カナダ６％、ロシア０％などで、全体で5.2％の削減を目指す。これらの削減目標には法的な拘束力がある。また、国際的に協調して目標を達成するために、温室効果ガスの排出量取引、クリーン開発メカニズム（CDM）、共同実施（JI）を柱とする「京都メカニズム」や、森林吸収源などの新たな制度や仕組みが導入された。
京都議定書には日本やＥＵなど125カ国が批准したが、2001年に米国のブッシュ政権が離脱した。京都議定書が発効するためには、批准した先進国のCO2の排出量が1990年時点の55％以上なければならないため、発効されない状態が続いた。しかし、ロシアが2004年11月に批准したことによって米国抜きでもCO2の排出量が61％を超えて、2005年２月16日に京都議定書は発効した。京都議定書の詳細な運用ルールは、2001年にマラケシュで開かれた第７回気候変動枠組条約締約国会議（COP7）で定められ、2005年に発効後初めての会合となるCOP11／京都議定書第１回締約国会合（COP／MOP1）においてマラケシュ合意が採択されて確立した。
日本では、京都議定書の採択を受けて地球温暖化対策推進法が1998年に成立。2002年には日本の同議定書締結に伴い、同法の改正により京都議定書目標達成計画が策定されたほか、地球温暖化対策推進大綱が定められた。2005年、同法は京都議定書の発効を受けて改正され、大規模に温室効果ガスを排出する企業に対して排出量を算定して国に報告することを義務づけ、報告されたデータを国が集計して公表する制度の導入などが行われた。また、地球温暖化対策推進大綱を引き継ぐ形で「京都議定書目標達成計画」が2005年４月に閣議決定された。
京都議定書の第１約束期間は2012年までのため、2013年以降の第２約束期間における国際的な枠組みに関する議論が続けられた。この枠組みをポスト京都議定書（ポスト京都）という。ポスト京都のあり方については、2011年12月に南アフリカのダーバンで開催されたCOP17で合意が得られた。米国や中国を含めた新たな法的枠組みを2020年に開始することと、京都議定書を2013年以降も延長することなどが決まった。しかし、日本は延長後の京都議定書に参加しないという方針を表明しており、EUを除く主要排出国の多くに削減義務のない空白期間が生じることとなった。京都議定書の延長期間や数値目標などは、2012年にカタールのドーハで開催されるCOP18で議論される。
