為應對全球氣候變化和確保能源安全，確保在新一輪的國際新秩序建立過程中搶占有利地位，許多發達國家開始尋求向低碳發展模式轉變，在積極的低碳發展目標下確定相應的低碳發展戰略、行動計劃和政策措施。英國、美國、歐盟等發達國家已將應對氣候變化、發展低碳經濟的戰略上升為國家經濟發展戰略。為了促進國家低碳轉型，英美等國在低碳技術領域也積極創新、探索前沿技術，并逐步確立相關法律，以此來搶占未來低碳經濟科技制高點。

因認識到潛在的全球氣候變化問題，早在1988年，聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）成立，其主要任務是對氣候變化科學知識的現狀，氣候變化對社會、經濟的潛在影響以及如何適應和減緩氣候變化的可能對策進行評估。IPCC第一次評估報告于1990年發布，報告確認了對有關氣候變化問題的科學基礎，它促使聯合國大會做出制定《 聯合國氣候變化框架公約（UNFCCC）》的決定，公約于1994年3月生效。第二次評估報告于1995年發表，并提交給了UNFCCC第二次締約方大會，為公約的《京都協定書》會議談判做出了貢獻。

1997年在日本京都召開的《氣候框架公約》第三次締約方大會上通過的國際性公約即《京都協定書》，是第一個溫室氣體減排的全球性制度框架。為全球主要工業化國家在2008-2012年期間的二氧化碳排放量制定了具有法律約束力的目標，總計要至少比1990年的水平降低5%。2009年12月7日至18日在丹麥首都哥本哈根召開的《聯合國氣候變化框架公約》第15次締約方大會，來自192個國家的談判代表共同商討《京都協定書》一期承諾到期后的后續方案，即2012年到2020年的全球減排協議。會議最終達成不具法律約束力的《哥本哈根協議》，協議維護了《京都協定書》中關于確立“共同但有區別的責任”原則，就發達國家實行強制減排和發展中國家采取自主減緩行動做出進一步安排，并就全球長期目標、資金和技術等重要問題達成共識。

由于歐盟很早就認識到大量使用化石燃料所排放的以CO2為代表的溫室氣體是導致全球變暖的主要原因，在發展低碳經濟問題上，歐盟的行動走在其他國家和地區之前。從排放指標的制定、技術研發經費的投入、碳排放機制的提出、節能環保標準的制定以及低碳項目的推廣等，歐盟推出了全方位的政策和措施，大力發展低碳產業，不斷提高其各成員國的國際競爭力。2006年歐盟公布了《能源效率行動計劃》，重申了到2020年前總能源消耗減少20%；2007年歐盟通過了旨在促進低碳能源技術發展的《能源技術戰略計劃》，進一步制定措施，努力實現歐盟制定的2020年和2050年減排戰略目標；2008年歐盟首腦會議通過了《氣候行動和可再生能源一攬子計劃》，該計劃加大了溫室氣體控制范圍，擴展了歐盟碳排放交易機制，設置了各成員國的排放上線，制定并實施了責任分擔機制。該計劃在歐洲氣候和能源政策方面具有里程碑式的意義，是全球通過氣候和能源一體化政策實現應對氣候變化目標的重要基礎，將減少歐盟對外部進口燃料的依賴，產生包括在促進能源安全、增加就業、促進研發和創新等方面的重要影響。2008年經濟危機后，歐洲各國更是將實現低碳轉型視為實現本國經濟復蘇的重要手段。2011年歐委會發布了《2050能源路線圖》，即實現歐盟到2050年碳排放量比1990年下降80%-95%這一目標的具體路徑。

英國國會在《京都協定書》所承諾的減排義務基礎上，于2008年正式通過并生效了《氣候變化法案》，確定了2050年溫室氣體排放量相比1990年減少80%的長期減排目標，并確定了今后五年的“碳預算”，以及確立了相關執行機制。該法案使英國成為世界上第一個在針對減少溫室氣體排放、適應氣候變化問題方面確定的長期目標受到法律約束的國家，開創了一個處理和應對氣候變化的全新途徑，也標志著英國的能源轉型正式進入低碳化階段。

在法案通過后的10年里，英國溫室氣體減排初具成效。2018年，英國碳排放量為3.64億噸，比2008年下降了30%。人均排放量接近世界平均水平。能源行業碳排放量為3.51億噸，占英國全部二氧化碳排放量的89.5%。相比減排較快的工業和電力行業，受技術性因素制約，交通、農業和建筑等行業的減排速度并不顯著。2019年6月，英國政府在《巴黎協定》全球應對氣候變化目標的基礎上，制定了《2008年氣候變化法案（2050年目標修正案）》2019年法令草案。該修正法令當月即在議會通過，法令最核心的修訂內容是英國到2050年溫室氣體排放量將原定減少80%的目標修訂為至少減少100%，這也被稱為凈零碳排放目標。英國因此成為全球首個通過凈零排放法案的主要經濟體。

從1997年《京都協定書》達成到2007年《聯合國氣候變化框架公約》第14次締約國大會，美國政府始終拒絕承擔任何強制性溫室氣體減排義務，導致美國成為迄今唯一沒有簽署《京都協定書》的發達國家。相對于聯邦政府的消極對待，美國許多州卻反而更加積極創立法律、編制計劃以此來達成溫室氣體減排的目的。從而在美國氣候政策領域呈現出一個顯著的特點，即相比于聯邦政府的行動遲緩，美國各州及地方政府、知名企業、非政府組織、民眾個人反而表現較為活躍，甚至州、市政府也參與到氣候變化訴訟中去。面對小布什政府認為強制性減排措施不可取這一立場，從2001-2008年，美國國會卻越來越重視氣候變化問題，不斷進行立法嘗試，打破了美國在制定氣候政策上的僵局。

與其前任總統布什不同，奧巴馬政府高度重視低碳發展，提出了實現氣候保護與經濟發展雙豐收的諸多設想，以“綠色經濟復興計劃”作為首要任務，認為清潔能源的開發將成為美國經濟新的增長點，能夠創造出數百萬個就業機會，能源和環境問題關系到美國的國家安全。奧巴馬政府大打清潔能源合作牌，提出要盡快確立美國在新能源競賽中的領先地位。在其推動下，眾議院在2009年以微弱多數通過了美國歷史上首個限制溫室氣體排放的法案?《美國清潔能源與安全法案》，法案旨在創造就業，推動美國減少對海外石油的依賴，以及應對全球變暖，提高能源效率，建立碳交易市場機制，提出了發展可再生能源、清潔電動汽車和智能電網的方案等，這些成為一段時期內美國碳減排的核心政策。2009年7月初，時任總統奧巴馬在G8峰會上力促關于氣候變化的聲明、確立將全球溫室氣體減半的長期減排目標；同年7月，奧巴馬政府安排美國商務部和能源部兩位部長同時訪華，推進中美清潔能源技術領域合作；同年7月底又在中美戰略與經濟對話中以氣候變化和清潔能源合作為核心議題。2014年美國聯邦政府推出“清潔電力計劃”，確立2030年之前將發電廠的二氧化碳排放量在2005年水平上削減至少30%的目標，這是美國首次對現有和新建燃煤電廠的碳排放進行限制。據美國環保局發布的《溫室氣體排放與碳匯目錄》顯示，2007年美國出現二氧化碳排放量峰值達55億噸，之后顯著下降。一系列應對氣候變化的頂層設計，引領了美國碳達峰后的快速去峰過程。