Kyotoprotokollen er en internasjonal avtale om klimapolitikk. Den ble vedtatt i Kyoto, Japan, i desember 1997 som en protokoll til Klimakonvensjonen. Kyotoprotokollen inneholder et sett differensierte forpliktelser som totalt utgjør 5,2 % reduksjon i utslippene fra i-landene. Hovedreferanseåret for utslippsreduksjonene er 1990, og reduksjonene skulle ha vært gjennomført i perioden 2008–12.
Noen få land, deriblant Norge, kunne da øke sine utslipp med ca. 1 %, mens enkelte andre måtte stabilisere utslippene sine. Avtalen trådte imidlertid ikke i kraft før den var ratifisert av land som samlet stod for 55 % av verdens utslipp av klimagasser, noe som først skjedde 2004. Kyotoprotokollen var da ratifisert av 127 land og trådte offisielt i kraft 16. februar 2005. Selv om store nasjoner som USA og Australia har trukket seg, nådde man målet om 55 % da Russland ratifiserte avtalen.
De norske utslippene har økt både i forhold til 1990-nivå og etter at Kyotoavtalen kom på plass i 1997. Økningen i perioden 1990–2008 var 8,4 %. En mindre nedgang i utslippene i 2008 kunne, etter flere observatørers mening, i hovedsak tilskrives den rådende finanskrisen. Senere fortsatte utslippene å øke. Dette viser at Norge har vært flinkere til å vedta målsetninger enn å gjennomføre effektive tiltak for å få ned klimagassutslippene.
Kyotoprotokollen åpner for at land kan innfri sine forpliktelser ved å benytte tre ulike fleksible mekanismer. Den første kalles på engelsk Joint Implementation (forkortet JI), på norsk felles gjennomføring. Denne mekanismen åpner for at et land kan få godskrevet utslippsreduksjoner innenfor egne grenser ved å investere i prosjekter som reduserer utslipp i andre land som har forpliktelser.
Den andre muligheten betegnes som Clean Development Mechanism (forkortet CDM), på norsk Den grønne utviklingsmekanismen. Denne gjør det mulig å få godskrevet utslippsreduksjoner i eget land ved å investere i prosjekter i u-land som ikke har forpliktelser. Dette er altså et system for å overføre penger og teknologi fra i-land til u-land med det formål å finansiere prosjekter som begrenser klimagassutslipp og bidrar til bærekraftig utvikling. Den grønne utviklingsmekanismen gjorde det mulig for u-landene å bli med på Kyotoavtalen.
Den siste mekanismen gjelder internasjonal handel med utslippskvoter, på engelsk Emission Trading. Her kan det utstedes et begrenset antall utslippskvoter innen et enkelt land eller en gruppe av land. Det settes et tak på utslipp av CO2. En bedrift som slipper ut mindre enn den har rett til, kan da selge sitt overskudd av kvoter til andre som ikke har redusert sine utslipp. En forutsetning for at kvotehandel skal føre til utslippsreduksjoner, er imidlertid at både land og bedrifter får et begrenset antall kvoter. Jo færre kvoter, dess større press for å få ned utslippene.
Fra 2012 har kritikken mot kvotehandelsystemet økt i omfang. Påstander, til dels godt begrunnede, om at det omsettes kvoter som ikke er et resultat av reelle utslippskutt, men kutt som allerede er foretatt eller ville blitt gjennomført også uten kvotehandel, svekker systemet fundamentalt. I slike tilfeller fører kvotehandel ikke til mindre utslipp.