Dokument ten definiuje wiążące cele redukcji emisji gazów cieplarnianych dla wszystkich krajów rozwiniętych wymienionych w Załączniku I do Konwencji (łącznie 41 państw). Kraje te zostały zobowiązane do zmniejszenia swoich emisji o co najmniej 5,2% w latach 2008-2012 w porównaniu do poziomu z 1990 roku. Cele te miały być głównie osiągane za pomocą środków krajowych, jednak Protokół umożliwiał także wykorzystanie trzech mechanizmów rynkowych: handlu uprawnieniami do emisji między państwami, mechanizmu czystego rozwoju (CDM) oraz mechanizmu wspólnego wdrażania (JI). Przyjęty na COP3 w 1997 roku, Protokół z Kioto jest pierwszym narzędziem wdrażania UNFCCC i wszedł w życie 16 lutego 2005 roku. Szczegółowe zasady jego wdrażania, zwane "Porozumieniami z Marrakeszu", zostały przyjęte na COP7. Pierwszy okres zobowiązań trwał od 2008 do 2012 roku, a w Europejskim Obszarze Gospodarczym ważność Protokołu wygasła w 2020 roku. Protokół z Kioto został ratyfikowany pod warunkiem ratyfikacji przez co najmniej 50 państw oraz państwa odpowiedzialne za 55% całkowitej emisji gazów cieplarnianych. Uznając, że kraje rozwinięte są głównie odpowiedzialne za obecny poziom emisji gazów cieplarnianych z powodu ponad 150-letniej działalności przemysłowej, Protokół nakłada na nie większe obciążenia zgodnie z zasadą "wspólnej, lecz zróżnicowanej odpowiedzialności". Protokół został ratyfikowany przez 193 państwa, z wyjątkiem Stanów Zjednoczonych.