이러한 상황 속에서 1997년 12월 선진국의 감축의무 부여를 핵심으로 하는 교토의정서(Kyoto Protocol)가 채택되었다. 미국은 교토 의정서 체결과정에서 EU의 공격적인 온실가스 감축의무 부여 주장에 대응하여 유연한 접근(flexible approach)방식을 강조하였으며 구체적 방안으로 의무감축기간 설정, 감축대상 온실가스 6종 지정, 배출권 거래제, 공동이행제도 등의 도입·시행을 제시하였다. 이와 같은 미국의 제안은 모두 받아들여져 교토 의정서의 핵심내용으로 반영되었다.
자국의 의도가 반영된 교토 의정서가 체결되었음에도 불구하고 클린턴 행정부는 기후변화에 대한 부정적 입장을 분명히 하는 공화당이 의회를 장악하고 있었기 때문에 교토의정서 비준을 추진하지 못하였다.