1990年10月舉行的第二屆世界氣候大會(huì)的部長(zhǎng)宣言呼吁立即就氣候變化框架公約展開(kāi)談判。1990年12月聯(lián)合國(guó)大會(huì)通過(guò)的第45/212號(hào)決議，決定成立由聯(lián)合國(guó)全體會(huì)員國(guó)參加的氣候變化“政府間談判委員會(huì)”，于1991年2月開(kāi)始談判制定聯(lián)合國(guó)氣候變化條約。中國(guó)由外交部、國(guó)家計(jì)委、國(guó)家科委、財(cái)政部、電力部（能源部）、國(guó)家環(huán)保局、國(guó)家氣象局等部門(mén)組成代表團(tuán)參加了會(huì)議。歷經(jīng)5輪談判，于1992年5月9日在紐約達(dá)成了《聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約》（下稱(chēng)氣候公約）。

依據(jù)氣候公約第一次締約方會(huì)議第一號(hào)決議（又稱(chēng)“柏林授權(quán)”）關(guān)于審查發(fā)達(dá)國(guó)家在氣候公約下承擔(dān)的溫室氣體減排義務(wù)是否充分，成立了柏林授權(quán)特設(shè)工作組。經(jīng)過(guò)1996年和1997年共6輪談判，于1997年12月在日本京都召開(kāi)的氣候公約第三次締約方會(huì)議上達(dá)成了《京都議定書(shū)》，規(guī)定了發(fā)達(dá)國(guó)家在第一承諾期（2008年至2012年）內(nèi)應(yīng)在1990年基礎(chǔ)上減少5.2％的溫室氣體排放量，具有里程碑意義。

同一時(shí)期，IPCC在1990年發(fā)布了第一次氣候變化評(píng)估報(bào)告，對(duì)氣候變化的成因進(jìn)行了科學(xué)評(píng)估；1992年發(fā)布了氣候變化評(píng)估補(bǔ)充報(bào)告；1995年發(fā)布了氣候變化第二次評(píng)估報(bào)告，確定了氣候變化的社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響為新的主題。

中國(guó)在這一階段的主要目標(biāo)是推進(jìn)全球保護(hù)氣候進(jìn)程，并保障自身和發(fā)展中國(guó)家整體發(fā)展權(quán)益不受損害。為此，中國(guó)促成氣候變化框架公約確立了著名的發(fā)達(dá)國(guó)家和發(fā)展中國(guó)家之間對(duì)氣候變化負(fù)有“共同但有區(qū)別的責(zé)任”這一基本指導(dǎo)原則，這一原則后來(lái)成為中國(guó)和其他發(fā)展中國(guó)家維護(hù)自身發(fā)展權(quán)的基石。

這一期間國(guó)內(nèi)應(yīng)對(duì)氣候變化的具體行動(dòng)，主要是開(kāi)展科學(xué)技術(shù)研究、制定相關(guān)的政策和計(jì)劃、開(kāi)展機(jī)構(gòu)和人員能力建設(shè)等。國(guó)家開(kāi)始把氣候變化納入科技攻關(guān)計(jì)劃，支持了氣候變化的成因與模擬、氣候變化的影響與適應(yīng)、溫室氣體排放清單編制、減排溫室氣體的技術(shù)經(jīng)濟(jì)方案、未來(lái)溫室氣體排放情景模擬、大氣溫室氣體本底監(jiān)測(cè)等方面的研究。通過(guò)實(shí)施科技計(jì)劃，培養(yǎng)造就了一支老中青結(jié)合的專(zhuān)家隊(duì)伍。

特別是1994年國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)成立了國(guó)家氣候中心，并在1995年1月正式掛牌運(yùn)行，成為國(guó)內(nèi)最早從事氣候和氣候變化研究的專(zhuān)門(mén)機(jī)構(gòu)。此外，1995年國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)把包括應(yīng)對(duì)氣候變化在內(nèi)的可持續(xù)發(fā)展作為國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略，是最早一份把應(yīng)對(duì)氣候變化納入中央政府政策框架的文件。