碳排放交易体系最早起源于美国人在解决环境污染问题上的一个制度创新——排污权交易。在1997年底的气候谈判中，也正是由于美国的主导，排放交易才得以被纳入《京都议定书》框架中。此后，由于2001年美国宣布退出《京都议定书》，欧洲接过国际气候行动的领导者角色，排放交易逐渐成为欧盟各成员国的共识，并很快成为欧盟应对气候变化不可或缺的重要政策工具和各成员国履行《京都议定书》减排承诺的最主要手段。排放交易体系得以在欧洲施行还要归因于20世纪90年代欧盟委员会始终未能就在欧盟范围内实施碳税制度达成一致共识。尽管碳税曾是欧洲减排策略的“第一选择”，并且在当时得到了环境经济学家的广泛支持，但在政策博弈和利益相关者游说的过程中它还是渐渐被各种冷漠、迟疑、担忧和反对的声音所淹没，最后被放弃。
根据《京都议定书》中8%的减排承诺目标，欧盟15个成员国在1998年6月达成了一项《负担分摊协议》（Burden Sharing Agreement，BSA），同月，欧盟委员会发布题为《气候变化：后京都时代的欧盟战略》的报告，提出应该在2005年前建立欧盟内部排放交易体系。2003年10月25日，2003／87／EC排放交易指令正式生效，宣布EUETS从2005年1月1日开始正式运行，世界上最大的跨国家、跨行业温室气体排放交易体系由此建立，目前规定了三个实施阶段。
第一阶段从2005年到2007年，是试验性阶段，主要目的是“在行动中学习”（Learning by Doing），为关键的下一阶段积累经验，进行必要准备。该阶段限排的行业主要是能源生产行业和能源密集型行业，涉及五个部门，即能源供应（包括
电力、供暖和蒸汽生产）、石油提炼、
钢铁、建筑材料（
水泥、石灰、
玻璃等）、纸浆和
造纸。该阶段排放量的上限被设定在6 600万吨C02，不包括非二氧化碳的温室气体。在成员国国内法层面，国家分配方案（NAP）是欧盟排放交易体系运行的基本前提。欧盟虽然设计了排放交易体系的结构，但各成员国的排放总量和分配给国内各管制对象的EUA的数量，是由各成员国自己决定的。每个成员国要提交一份国家分配方案（NAP）给欧盟委员会，并在其中详细说明相关信息。欧盟委员会对所有NAP进行评估，以决定其是否符合EUETS法令规定的标准。该阶段，管制对象每超标排放1吨二氧化碳被处以40欧元的罚款。
第二个阶段是从2008年到2012年，该阶段是实现欧盟各成员国在《京都议定书》中的全面减排承诺的关键时期，减排目标是在2005年的排放水平上各国平均减排6.5%。从这一阶段开始，EUETS的覆盖范围除了欧盟的27个成员国外，还包括了欧洲经济区的冰岛、挪威和列支敦士登三国。这一阶段首次考虑将
航空业纳入减排管制体系。该阶段强调并加入了储备（Banking）概念，以便为EUETS带来
市场活力和连续性，旨在鼓励排放者根据他们现实状况和对未来碳价格的预期进行额外减排。该阶段，对超标排放的惩罚从第一阶段的40欧元／吨上升到100欧元／吨，在次年的企业排放许可配额中还要将超标的数量予以扣除。
