1997年，《聯合國氣候變化框架公約》第三次締約方大會通過國際性公約《京都協議書》，標志著碳排放權交易進入實際應用階段。《京都議定書》下的三種市場機制，即國際碳排放權交易（ET）、聯合履約機制(JI)和清潔發展機制（CDM）為國家與國家之間的碳排放權交易設立了藍本。

ET機制指同為締約國的發達國家將其超額完成的減排義務指標，以貿易方式（而不是項目合作的方式）直接轉讓給另外一個未能完成減排義務的發達國家；JI機制指同為締約國的發達國家之間通過項目合作，轉讓方扣除部分可分配的排放量（AAUs），轉化為減排單位（ERUs）給予投資方；CDM機制指履約的發達國家提供資金和技術援助，與發展中國家開展溫室氣體減排項目合作，換取投資項目產生的部分或全部“核證減排量”（CERs），作為其履行減排義務的組成部分。除了《京都議定書》規定的三種機制之外，還有一個自愿減排機制（VER），主要是一些企業或個人為履行社會責任，自愿開展碳減排及碳交易的機制。

《京都協議書》生效后的二十多年間，全球減排進度明顯加快，ET機制被許多國家模仿，建立起本國國內的碳排放權交易體系；而JI和CDM機制有效地撬動其他行業的資源來投資低碳創新技術手段，為項目在存續期內提供現金流收入，極大地促進了低碳投資領域的發展。截至2020年底，全球共建立了31個碳排放權交易體系，碳排放權交易市場從經濟學家論文中的一個抽象概念徹底成為現實。