1997年，《联合国气候变化框架公约》第三次缔约方大会通过国际性公约《京都协议书》，标志着碳排放权交易进入实际应用阶段。《京都议定书》下的三种市场机制，即国际碳排放权交易（ET）、联合履约机制(JI)和清洁发展机制（CDM）为国家与国家之间的碳排放权交易设立了蓝本。

ET机制指同为缔约国的发达国家将其超额完成的减排义务指标，以贸易方式（而不是项目合作的方式）直接转让给另外一个未能完成减排义务的发达国家；JI机制指同为缔约国的发达国家之间通过项目合作，转让方扣除部分可分配的排放量（AAUs），转化为减排单位（ERUs）给予投资方；CDM机制指履约的发达国家提供资金和技术援助，与发展中国家开展温室气体减排项目合作，换取投资项目产生的部分或全部“核证减排量”（CERs），作为其履行减排义务的组成部分。除了《京都议定书》规定的三种机制之外，还有一个自愿减排机制（VER），主要是一些企业或个人为履行社会责任，自愿开展碳减排及碳交易的机制。

《京都协议书》生效后的二十多年间，全球减排进度明显加快，ET机制被许多国家模仿，建立起本国国内的碳排放权交易体系；而JI和CDM机制有效地撬动其他行业的资源来投资低碳创新技术手段，为项目在存续期内提供现金流收入，极大地促进了低碳投资领域的发展。截至2020年底，全球共建立了31个碳排放权交易体系，碳排放权交易市场从经济学家论文中的一个抽象概念彻底成为现实。