在《公約》生效一年之后，第一次締約方大會(huì)于1995年3月在德國(guó)柏林召開，會(huì)上各方通過了“柏林授權(quán)”，決定啟動(dòng)一個(gè)進(jìn)程來強(qiáng)化附件一國(guó)家的承諾。根據(jù)這一授權(quán)成立的柏林授權(quán)特設(shè)工作組（AGBM）從1995年8月至1997年10月間共組織召開了8次會(huì)議。最后的談判一直持續(xù)到1997年底的于日本京都舉行的第三次締約方大會(huì)，《京都議定書》最終達(dá)成。

《京都議定書》的達(dá)成不但朝著《公約》的既定方向邁出了關(guān)鍵一步，也繼承了《公約》談判的高效節(jié)奏。《京都議定書》的達(dá)成在當(dāng)時(shí)無疑是應(yīng)對(duì)氣候變化國(guó)際進(jìn)程的一個(gè)重大勝利。《京都議定書》的重要性首先體現(xiàn)在首次確定了具有法律約束力的量化減排指標(biāo)，不但設(shè)置了發(fā)達(dá)國(guó)家集體目標(biāo)，即在2008-2012年第一承諾期內(nèi)排放量年均在1990年水平上減少5.2%。同時(shí)，每個(gè)國(guó)家還確定了各自的減限排目標(biāo)。

《京都議定書》的另外一項(xiàng)重要成果是其確立的三種靈活機(jī)制，排放貿(mào)易、聯(lián)合履約和清潔發(fā)展機(jī)制，可以說這將是《京都議定書》最為重要的遺產(chǎn)。這三種靈活機(jī)制源于《公約》所倡導(dǎo)的成本有效原則，即通過經(jīng)濟(jì)手段為承擔(dān)減排義務(wù)的締約方提供履約的靈活性。例如履約成本高的發(fā)達(dá)國(guó)家可以通過排放貿(mào)易向成本低的締約方購(gòu)買減排量以降低其減排成本。另外，發(fā)達(dá)國(guó)家可以協(xié)助發(fā)展中國(guó)家實(shí)施具有額外減排效果的行動(dòng)，從而將取得的減排量用于自身的履約。從實(shí)施效果來看，這三種靈活機(jī)制的設(shè)立不但達(dá)到了其最初的設(shè)計(jì)目的，而且取得巨大的額外效應(yīng)。不但證實(shí)了經(jīng)濟(jì)減排手段的有效性，清潔發(fā)展機(jī)制的開展大大提高了發(fā)展中國(guó)家應(yīng)對(duì)氣候變化的意識(shí)以及更大范圍開展減排行動(dòng)的信心。正所謂失之東隅，收之桑榆。清潔發(fā)展機(jī)制產(chǎn)生的效果對(duì)于后續(xù)巴厘路線圖進(jìn)程的啟動(dòng)起到了很好的推動(dòng)作用。

《京都議定書》第三個(gè)重要但不一定成功的成果是其法律形式。《京都議定書》包含了一個(gè)具有法律約束力的國(guó)際協(xié)議所應(yīng)具有的要素，包括目標(biāo)和時(shí)間表、靈活機(jī)制、機(jī)構(gòu)設(shè)置、核查規(guī)則、生效條件、履約機(jī)制等，是一個(gè)理論上完備的法律文書，幾乎可以作為環(huán)境類議定書的范本。然而其最終在實(shí)踐中的失敗使得后續(xù)尋找一個(gè)兼顧理論完整與現(xiàn)實(shí)可行的法律形式面臨著巨大的挑戰(zhàn)。

盡管《京都議定書》文本順利達(dá)成，但在談判過程中美國(guó)已經(jīng)強(qiáng)烈和明確地表達(dá)出其對(duì)具有法律約束力的量化減排目標(biāo)以及發(fā)展中國(guó)家不承擔(dān)實(shí)質(zhì)性義務(wù)的關(guān)切。1997年6月的伯德-哈格爾決議案以95-0全票通過，明確提出美國(guó)不應(yīng)該簽署只包含發(fā)達(dá)國(guó)家減排承諾的法律文書。這基本宣告了《京都議定書》不可能通過美國(guó)國(guó)會(huì)的核準(zhǔn)。而當(dāng)時(shí)的克林頓政府簽署《京都議定書》之后并未打算正面解決核準(zhǔn)問題，而把這個(gè)問題留給了下一屆的小布什政府。代表著石油工業(yè)利益的小布什政府不出所料地在2001年明確宣布美國(guó)將不準(zhǔn)備核準(zhǔn)《京都議定書》。受此影響，氣候變化國(guó)際合作進(jìn)程由此進(jìn)入了一個(gè)很長(zhǎng)的低潮期。

《京都議定書》達(dá)成之后，國(guó)際社會(huì)面臨著兩大重要任務(wù)，一是如何保證《京都議定書》的有效實(shí)施，雖然《京都議定書》已經(jīng)達(dá)成，但有諸多技術(shù)性細(xì)則需要進(jìn)一步完善，特別是涉及到核算規(guī)則、靈活機(jī)制實(shí)施細(xì)則、履約機(jī)制等。這些技術(shù)性問題消耗了大量的時(shí)間，特別是如何使用碳匯，成為其中爭(zhēng)議最大的問題之一。從1998年的“布宜諾斯艾利斯行動(dòng)計(jì)劃”開始，經(jīng)過了2000年海牙會(huì)議戲劇性的失敗，通過2001年6月份的波恩續(xù)會(huì)，談判一直持續(xù)到2001年底才通過了“馬拉喀什協(xié)定”，一攬子地解決了這些問題。第二個(gè)主要問題是《京都議定書》達(dá)成之后，如何進(jìn)一步強(qiáng)化《公約》下的承諾，也就是發(fā)展中國(guó)家如何承諾的問題。1998年的第四次締約方大會(huì)上，各方就此問題展開了激烈的交鋒，雖然最終各方同意現(xiàn)有承諾不足以實(shí)現(xiàn)公約最終目標(biāo)，發(fā)展中國(guó)家堅(jiān)持應(yīng)該強(qiáng)化發(fā)達(dá)國(guó)家的承諾而不是要求發(fā)展中國(guó)家承擔(dān)新義務(wù)。最后，關(guān)于承諾審評(píng)的進(jìn)程無法形成任何結(jié)論，一直到今天仍作為歷次締約方大會(huì)中懸而未決的議題之一。這也破壞了《公約》進(jìn)程最初的設(shè)計(jì)理念，成為《公約》進(jìn)程轉(zhuǎn)入低潮期的重要影響因素。

新的進(jìn)程受阻又加上美國(guó)拒絕核準(zhǔn)《京都議定書》，進(jìn)入新世紀(jì)后，國(guó)際社會(huì)在應(yīng)對(duì)氣候變化問題上的熱情遭到極大的打擊，挽救《京都議定書》成了保全《公約》進(jìn)程的首要任務(wù)。根據(jù)《京都議定書》的相關(guān)規(guī)定，《京都議定書》生效需要超過55個(gè)公約締約方核準(zhǔn)，其中發(fā)達(dá)國(guó)家締約方1990年二氧化碳排放量應(yīng)占所有發(fā)達(dá)國(guó)家締約方排放量的55%。美國(guó)拒絕核準(zhǔn)之后，俄羅斯是否核準(zhǔn)成了《京都議定書》能夠生效的關(guān)鍵。經(jīng)過歐盟和俄羅斯之間多次政治博弈，最終俄羅斯于2014年底核準(zhǔn)了《京都議定書》。2005年《京都議定書》第一次締約方大會(huì)終于在加拿大的蒙特利爾召開，《馬拉喀什協(xié)定》的多項(xiàng)決議終于得以最終通過。

根據(jù)《京都議定書》第3.9條的規(guī)定，各方要在第一承諾期結(jié)束前7年開始審議后續(xù)承諾期的承諾目標(biāo)。《京都議定書》歷經(jīng)磨難最終還是在這一時(shí)間點(diǎn)前生效，因此啟動(dòng)后續(xù)承諾期減排目標(biāo)的審議馬上成為《京都議定書》第一次締約方會(huì)議的重要議題。單純審議附件一國(guó)家在《京都議定書》后續(xù)承諾期的目標(biāo)顯然不是發(fā)達(dá)國(guó)家希望看到的，因此雖然這一進(jìn)程如期啟動(dòng)，一直無法取得實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。而發(fā)達(dá)國(guó)家特別是歐盟一直在蓄勢(shì)啟動(dòng)一個(gè)新的進(jìn)程，力圖將發(fā)展中國(guó)家和美國(guó)的承諾納入其中。

總體上講，這一階段呈現(xiàn)出虎頭蛇尾的特征，《京都議定書》達(dá)成無疑是這一階段最大的政治性勝利。從整個(gè)氣候變化談判進(jìn)程來看，這一階段最大的成果還是美國(guó)拒絕核準(zhǔn)《京都議定書》之后國(guó)際社會(huì)對(duì)這個(gè)問題的反思。從《公約》到《議定書》的順利達(dá)成，使得人們認(rèn)識(shí)到在應(yīng)對(duì)氣候變化問題困難方面缺乏充分的估計(jì)，過于樂觀。而2000年之后，氣候變化進(jìn)程進(jìn)入低潮期，人們開始從理想化逐漸轉(zhuǎn)向現(xiàn)實(shí)化，這一段的反思從長(zhǎng)期來看有益于氣候變化國(guó)際合作進(jìn)程的健康發(fā)展。同時(shí)，在技術(shù)層面，大量具體實(shí)施細(xì)則得到了確立，2005年后清潔發(fā)展機(jī)制在發(fā)展中國(guó)家的成功實(shí)施，對(duì)促進(jìn)可再生能源的發(fā)展和增強(qiáng)發(fā)展中國(guó)家應(yīng)對(duì)氣候變化的意識(shí)和可行性做出了巨大的貢獻(xiàn)，這些都為新進(jìn)程的啟動(dòng)打下了良好的基礎(chǔ)。