Mit dem Klimaschutzprogramm 2020 ist die Bahn als einziges Unternehmen im Verkehrssektor eine weit reichende Selbstverpflichtung eingegangen. Der Ausstoß des Klimagases Kohlendioxid (CO2) soll, bezogen auf die Verkehrsleistung, bis zum Jahr 2020 um mindestens 15 Prozent im Vergleich zum Jahr 2002 sinken. Es ist sogar eine Reduzierung um 25 Prozent möglich, sofern die Bundesregierung die steuerlichen Rahmenbedingungen der Bahn über die im Koalitionsvertrag von 2002 vereinbarten Punkte hinaus verbessert.
Durch das Inkrafttreten des Kyoto-Protokolls am 16. Februar 2005 zur weltweit rechtlich verbindlichen Senkung von CO2-Emissionen hat das Programm der DB nun erheblich an Bedeutung gewonnen. Der Klimaschutzvorteil der Bahn wird zur Trumpfkarte. Wenn Europa und Deutschland ihren CO2-Ausstoß senken wollen, ist dies ohne die Bahn kaum machbar. Während die EU-Kommission befürchtet, dass der Ausstoß des Treibhausgases im Verkehrssektor über den Wert von 1990 steigt, kann die Deutsche Bahn auf deutliche Reduktionen verweisen. Der spezifische CO2-Ausstoß ihrer Traktionsleistungen ist zwischen 1990 und 2004 um 27 Prozent gesunken.