1997년 일본 교토에서 개최된 기후변화협약 제3차 당사국 총회에서 채택되고 2005년 2월 16일 공식 발효된, 지구온난화의 규제와 방지를 위한 기후변화협약의 구체적 이행 방안으로, 정식명칭은 기후변화에 관한 국제연합 규약의 교토의정서(Kyoto Protocol to the United Nations Framework Convention on Climate Change)이다.
지구온난화를 유도하는 온실가스는 이산화탄소(CO₂), 메탄(CH₄), 아산화질소(N₂O), 불화탄소(PFC), 수소화불화탄소(HFC), 불화유황(SF6) 등 6가지로 배출량을 감축해야 하며, 배출량을 줄이지 않는 국가에 대해서는 비관세 장벽을 적용하게 된다.
의무이행 당사국의 온실가스 감축 이행 시 신축성을 허용하기 위하여 배출권거래(Emission Trading), 공동이행(Joint Implementation), 청정개발체제(Clean Development Mechanism) 등의 제도를 도입하고 있다.
1995년 3월 독일 베를린에서 개최된 기후변화협약 제1차 당사국총회는, 본 협약의 구체적 이행을 위하여 1997년 제3차 당사국총회에서 2000년 이후의 온실가스 감축 목표에 관한 의정서를 채택키로 위임함에 따라 교토의정서가 채택되었다.
그 후 1998년 11월 부에노스아이레스에서 개최된 제4차 당사국총회에서는 신축적인 제도운용과 관련한 작업을 2000년까지 완료한다는 부에노스아이레스 행동계획(Buenos Aires Plan of Action)을 채택하였다.
그러나 본 의정서가 채택되기까지 온실가스의 감축 목표와 일정, 개발도상국의 참여 문제로 선진국 간, 선진국과 개발도상국 간의 의견 차이로 심한 대립을 겪었다. 의정서의 의무이행 대상국은 오스트레일리아, 캐나다, 미국, 일본, 유럽연합(EU) 회원국 등 총38개국이며, 이들 국가는 1990년을 기준으로 2008년부터 2012년까지 평균 5.2%의 온실가스를 감축할 것을 목표로 하고 있다. 당사국은 온실가스 감축을 위한 정책과 조치를 취해야 하며, 그 분야에는 에너지효율 향상, 온실가스의 흡수원 및 저장원 보호, 신 · 재생에너지 개발 · 연구 등이 포함되어 있다. 이와 함께 삼림자원을 이산화탄소 등의 흡수원으로 인정하여 흡수량의 일부가 배출가스의 감축량으로 인정된다.
한국은 2002년 11월 국회의 비준을 얻었으나, 제3차 당사국총회에서 기후변화협약상 개발도상국으로 분류되어 아직 법적 의무는 부담하고 있지 않다. 그러나 OECD회원국으로서 멕시코와 더불어 온실가스 감축 압력을 받고 있다. 한국은 2차 의무감축 대상국이 될 가능성이 높으며, 이에 따라 2013년부터 2017년까지 온실가스를 감축해야 할 것이다.
미국은 전세계 이산화탄소 배출량의 28%를 차지하고 있지만, “교토의정서 식으로 온실가스 배출을 줄이면 세계 경제가 퇴보한다”면서 2001년 3월 탈퇴하여 세계적인 비난을 받고 있다.
현재 교토의정서 유효기간은 2020년까지 연장된 상태이며, 미국 · 중국 · 일본 · 캐나다 등 주요국과 유럽연합이 교토의정서를 대체할 새로운 ‘유엔 기후변화협약’을 2015년 타결 목표로 협상을 진행 중에 있다.