欧盟碳排放权交易先行一步在《京都议定书》签署以后，欧洲委员会决定研究如何开展排放权交易。2000年，欧洲委员会发布了温室气体排放权交易的绿皮书，2001年，欧洲委员会向欧洲议会及欧盟理事会提交了建立联盟内部温室气体排放权交易体系指令的提案。
2002年4月，欧盟通过了批准《京都议定书》的决定。2003年7月，欧洲议会通过投票达成协议，通过了欧盟排放权交易体系指令。
2003年10月，欧洲议会和欧盟理事会通过的指令Directive2003/87/EC，为欧盟设立了温室气体排放许可交易制度。2005年1月1日，欧盟排放权交易体系EUETS正式开始运行。
EUETS将使得欧盟能够以低于GDP的0.1%的成本，履行京都议定书的减排承诺，也将帮助欧盟实现2020年甚至更长期的减排目标。欧盟排放权交易有相当一部分在场外OTC市场中进行(伦敦经纪人协会LEBA，占据交易量的一半以上)。
但是，从2005年中期开始，场内交易所平台逐渐建立起来，场外交易在场内清算的趋势也越来越明显。目前，欧洲开展排放权类产品的交易所主要有欧洲气候交易所(ECX)、Bluenext碳交易市场、荷兰Climex交易所，奥地利能源交易所(EXAA)、欧洲气候交易所(ECX)、欧洲能源交易所(EEX)、意大利电力交易所(IPEX)、北欧电力交易所(Nordpool)等。
欧洲气候交易所ECX是交易量最大的交易所。据估计，欧洲气候交易所吸引了欧洲碳市场上85%的场内交易量。
欧洲气候交易所在2005年4月就上市了欧盟排放配额EUA期货合约，在2006年、2008年和2009年相继上市了EUA期权合约、CER期货及期权合约、EUA及CER现货合约。从总交易量来看，2005年，欧洲气候交易所的总交易量为9394.8万吨碳。
2008年，该所总交易量达到了28.1亿吨，是2005年总成交量的近30倍。从日均交易量来看，2005年日均交易量约为90万吨碳，2008年的日均交易量已接近1100万吨碳，是2005年的12.2倍，2009年11月的日均交易量已经超过2000万吨碳。
欧盟一直希望保持自身在气候变化行动中领导者的角色。2007年3月，欧洲理事会就提出了一项能源和气候一体化建议，该决议的核心内容是“20-20-20”行动，即：承诺到2020年将欧盟温室气体排放量在1990年基础上减少20%，若能达成新的国际气候协议(其他发达国家相应大幅度减排，先进发展中国家也承担相应义务)，则欧盟将承诺减少30%；设定可再生能源在总能源消费中的比例提高到20%的约束性目标，包括生物质燃料占总燃料消费的比例不低于10%；将能源效率提高20%。
2008年1月23日，欧盟委员会为达成上述决议提出了“气候行动和可再生能源一揽子计划”的新立法建议。欧盟气候新政策提出的依据是联合国政府间气候变化专门委员会的评估报告。
根据报告中“与前工业化水平相比，全球温度不能超过2摄氏度”的结论，制定了2020年比1990年水平减少20%的目标。2008年12月12日，“一揽子计划”在欧盟首脑会议上获得通过。
2008年12月17日，欧盟议会正式批准这项计划。“一揽子计划”提出了欧盟排放权交易体系第三阶段(2013年-2020年)的实施内容。
相比前两个阶段，第三阶段的覆盖范围将扩大、减排目标将提高，因此未来市场规模还将逐步扩大。美国联邦碳市场快速崛起2001年，美国总统布什宣布美国退出《京都议定书》，不限制美国国内二氧化碳及其他温室气体的排放。
因而，美国联邦范围内至今并不受到减排温室气体的约束，也没有形成联邦性市场。但是，美国是最早建立自愿性减排交易市场的国家，并且还存在区域性温室气体。
2003年，芝加哥气候交易所成立，是全球第一个自愿性温室气体减排量交易的先驱组织和市场交易平台。芝加哥气候交易所由会员设计和治理，自愿形成了一套交易规则。
交易所的会员自愿但受法律约束联合承诺减少温室气体排放。芝加哥交易所根据会员基准期的排放和交易所的减排要求，每年向会员配发排放配额。
会员可将多余的配额卖出或储存，若会员排放量超过获得的配额总量，则必须通过购买碳金融工具CFI合约来抵消自身排放量。目前，芝加哥气候交易所
