人類第一部限制各國温室氣體排放的國際法案，全稱是《聯合國氣候變化框架公約的京都議定書》，由聯合國氣候大會於1997年12月在日本京都通過。其目標是將大氣中的温室氣體含量穩定在一個適當的水平，進而防止劇烈的氣候改變對人類造成傷害。2011年12月11日，在南非舉行的《聯合國氣候變化框架公約》第17次締約方會議最終通過決議，建立德班增強行動平台特設工作組，決定實施《京都議定書》第二承諾期並啟動綠色氣候基金。
《京都議定書》需要佔1990年全球温室氣體排放量55%以上的至少55個國家和地區批准之後，才能成為具有法律約束力的國際公約。中國於1998年5月簽署並於2002年8月核準了該議定書。歐盟及其成員國於2002年5月31日正式批准了《京都議定書》。目前已有170多個國家批准加入了該議定書。2007年12月，澳大利亞簽署《京都議定書》，至此世界主要工業發達國家中只有美國沒有簽署《京都議定書》。
截至2004年，主要工業發達國家的温室氣體排放量在1990年的基礎上平均減少了3.3%，但世界上最大的温室氣體排放國美國的排放量比1990年上升了15.8%。2001年，美國總統布什剛開始第一任期就宣佈美國退出《京都議定書》，理由是議定書對美國經濟發展帶來過重負擔。
2007年3月，歐盟各成員國領導人一致同意，單方面承諾到2020年將歐盟温室氣體排放量在1990年基礎上至少減少20%。2009年7月，八國集團領導人表示，願與其他國家一起到2050年使全球温室氣體排放量至少減半，並且發達國家排放總量屆時應減少80%以上。經濟大國能源安全和氣候變化論壇領導人會議發表宣言，強調將全力應對氣候變化帶來的挑戰。
2012年之後如何進一步降低温室氣體的排放，即所謂“後京都”問題是在內羅畢舉行的《京都議定書》第2次締約方會議上的主要議題。2007年12月15日，聯合國氣候變化大會產生了“巴厘島路線圖”，“路線圖”為2009年前應對氣候變化談判的關鍵議題確立了明確議程。
《京都議定書》建立了旨在減排温室氣體的三個靈活合作機制——國際排放貿易機制、聯合履行機制和清潔發展機制。以清潔發展機制為例，它允許工業化國家的投資者從其在發展中國家實施的並有利於發展中國家可持續發展的減排項目中獲取“經證明的減少排放量”。
2005年2月16日，《京都議定書》正式生效。這是人類歷史上首次以法規的形式限制温室氣體排放。為了促進各國完成温室氣體減排目標，議定書允許採取以下四種減排方式：
一、兩個發達國家之間可以進行排放額度買賣的“排放權交易”，即難以完成削減任務的國家，可以花錢從超額完成任務的國家買進超出的額度。
二、以“淨排放量”計算温室氣體排放量，即從本國實際排放量中扣除森林所吸收的二氧化碳的數量。
三、可以採用綠色開發機制，促使發達國家和發展中國家共同減排温室氣體。
四、可以採用“集團方式”，即歐盟內部的許多國家可視為一個整體，採取有的國家削減、有的國家增加的方法，在總體上完成減排任務。
責任機制
責任與義務
《京都議定書》遵循《聯合國氣候變化框架公約》制定的“共同但有區別的責任 ”原則，要求作為温室氣體排放大户的發達國家採取具體措施限制温室氣體的排放，而發展中國家不承擔有法律約束力的温室氣體限控義務。
一些發達國家對發展中國家的態度已經在發展中國家中受到了批評。例如，UNFCCC同意建立一套“普遍但有所區分的責任”，參與國達成了以下共識：
無論從歷史上還是現在來看，發達國家都是主要的.温室氣體排放國; 發展中國家的人均排放量還是很低的; 發展中國家的排放控制應該和他們的社會發展水平相適應。
另一方面，中國、印度以及其他的發展中國家被京都議定書豁免，是因為他們並沒有在工業化時期大量排放温室氣體並造成當今全球的氣候變化。然而，有評論者認為，中國、印度、與其他發展中國家將很快成為大量排放温室氣體的國家。同時，如果這些國家不被京都議定書限制，則無法達成温室氣體的減量。
支持京都議定書的人強調減少温室氣體排放至關重要，他們認為正是二氧化碳引起全球變暖。參見全球氣候變化分析。凡是本國國會批准了該項條約的國家政府都是支持該條約的。這當中尤為突出的是歐盟和許多環保組織。聯合國和一些獨立科學研究機構(甚至包括G8國家的科研機構)也都有報告從不同的角度支持京都議定書。
合作機制
《京都議定書》建立了旨在減排的3個靈活合作機制——國際排放貿易機制、聯合履行機制和清潔發展機制，這些機制允許發達國家通過碳交易市場等靈活完成減排任務，而發展中國家可以獲得相關技術和資金。2006年，全球碳交易市場規模已達到300億美元。
承諾期延續
《京都議定書》的第一承諾期即將於2012年年底過期這一事實，如果不能確保議定書第二承諾期，將從根本上動搖聯合國氣候變化談判的法律基礎，並將嚴重打擊各方經過多年談判所積累的互信。[7]
2011年12月11日，《聯合國氣候變化框架公約》(下稱《公約》)第17次締約方會議暨《京都議定書》(下稱《議定書》)第7次締約方會議在南非德班落幕，大會最終通過決議，建立德班增強行動平台特設工作組，決定實施《京都議定書》第二承諾期並啟動綠色氣候基金。
大會堅持了巴釐路線圖，在《公約》和《議定書》框架內進行談判，各締約方按照“共同但有區別的責任”等原則進行了為期近14天的“馬拉松”式談判，最終大會通過了《議定書》工作組和《公約》之下的“長期合作行動特設工作組”的決議，建立德班增強行動平台特設工作組，取得積極成果。
德班增強行動平台特設工作組將主要負責制定一個適用於所有《公約》締約方的法律工具或者法律成果，這項工作將於2012年上半年開始，不晚於2015年結束。各締約方要在工作組工作的基礎上，從2020年開始根據該法律工具或者法律成果探討如何減排，降低温室氣體排放。
大會還宣佈，繼續《議定書》第二承諾期，並於2013年開始實施，避免了《議定書》第一承諾期結束後出現空當。會議還決定正式啟動綠色氣候基金，併成立了綠色氣候基金管理框架。
第二承諾期
《議定書》第一承諾期於2008年開始並於2012年底到期，多哈氣候大會將對《議定書》第二承諾期的機制和落實作進一步安排，能否確立一個有法律約束力的《議定書》第二承諾期並確保其按時實施，這將是衡量多哈會議成敗的關鍵因素。會議各方將圍繞三方面展開激烈討論：
首先是參與《議定書》第二承諾期的國家及其各自的減排目標。目前(2012年11月)，歐盟表示將履行第二承諾期減排目標;澳大利亞11月支持第二承諾期的表態也令氣候變化談判各方為之一振;美國則明確表示不會設定《議定書》第二承諾期減排目標，且這一立場在多哈會議上轉變的可能性不大;日本、加拿大等也公開表示不加入《議定書》第二承諾期。隨着第一承諾期迫近結束，發展中國家要求發達國家明確第二承諾期減排目標的難度不斷加大。
其次，關於第二承諾期的長度是5年還是8年，各方仍有分歧。一些發展中國家和小島國為使發達國家增強減排力度，主張第二承諾期從2013年持續到2017年結束，為期5年。歐盟則希望第二承諾期持續到2020年，為期8年。
此外，如何處理一些國家在第一承諾期產生的剩餘碳排放配額，也需各方博弈。77國集團主張這些剩餘配額不再順延至第二承諾期，否則第二承諾期將變得沒有意義。歐盟內部對此則有不同意見。
反對意見
有人認為京都議定書對於控制温室氣體排放做得不夠(紐埃島、庫克羣島和瑙魯在通過條約時加上了這點)，並且標準也定得太低，對延緩氣候變化的趨勢收效甚微。此外，最近對種植“京都森林”或人工植樹造林可以減小二氧化碳排放，提高碳排放額度的規定又有了來自科學方面的挑戰。最新的證據表明在小樹苗生長的最初十年會將泥土中吸收的二氧化碳釋放到空氣中，不但不會減少二氧化碳，反而造成二氧化碳排放量的增加，而很多工業化國家已經把植樹作為提高碳排放額度的重要方法以儘量避免硬性降低能源消耗減排。這一發現又進一步挑戰了京都議定書的有效性。但是這一研究還表明十年後的樹木對於減少大氣中的二氧化碳還是有益的，支持者人認為該研究至多隻是為改良排放額度的算法提供了依據，卻不足以徹底推翻植樹造林對減輕温室效應的好處。
此外，一些理論家預言，即使世界主要工業化國家同意按照議定書規定的限額減少温室氣體排放，整個世界範圍內的排放量依然不會減少。如果工業化國家為了達標削減對化石燃料的使用，由於供需情況發生改變會導致世界範圍內的煤、石油和天然氣價格下跌，然後發展中國家就會增加用量，這些理論家預計非附件I國家對燃料(主要是煤)需求的增長會彌補附件I國家的減少量。但是這種預計卻完全出自理論家們的主觀想法，而缺少客觀依據。
也有人認為京都議定書錯誤設定了“可持續性”的主要議題。在一方面同意建立一個減少温室氣體排放的國際先例時，另一方面卻忽視其他的可持續發展課題，例如減緩非附件I國家迅速的人口增長率，這顯示京都議定書代表了一種反工業化的議程，而不是確實公平的解決氣候變化問題。但反對該説法的觀點認為京都議定書只負責減少温室氣體排放和減輕大氣温室效應的問題，而其他“可持續性”問題自然有其他相關專業的公約去解決。
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