أعلن دونالد ترامب عندما كان رئيسًا للولايات المتحدة في 1 يونيو 2017، أن الولايات المتحدة ستتوقف عن المشاركة في اتفاقية باريس لعام 2015 بشأن التخفيف من آثار التغير المناخي، معتبرًا أن من شأن الاتفاقية «تقويض» الاقتصاد الأمريكي، ووضع الولايات المتحدة «في وضع غير مؤاتٍ بشكل دائم».
لا يمكن -وفقًا للمادة 28 من اتفاقية باريس- لأي دولة أن تقدم إشعارًا بالانسحاب من الاتفاقية خلال السنوات الثلاث الأولى من تاريخ بدئها في البلد المعني، والذي كان في 4 نوفمبر 2016 بالنسبة للولايات المتحدة. أوضح البيت الأبيض لاحقًا أن الولايات المتحدة ستلتزم بعملية الانسحاب التي تستغرق أربع سنوات. أعطت الإدارة إشعارًا رسميًا بنيتها في الانسحاب في 4 نوفمبر 2019، والذي يستغرق 12 شهرًا حتى يصبح ساريًا. كانت الولايات المتحدة ملزمة بالحفاظ على التزاماتها بموجب الاتفاقية إلى أن يدخل الانسحاب حيز التنفيذ، مثل مطلب مواصلة الإبلاغ عن انبعاثاتها إلى الأمم المتحدة. دخل الانسحاب حيز التنفيذ في 4 نوفمبر 2020، بعد يوم واحد من الانتخابات الرئاسية الأمريكية لعام 2020.
دعم العديد من الجمهوريين قرار ترامب بانسحاب الولايات المتحدة، بينما عارض الديمقراطيون بشدة هذا القرار. تعرض قرار ترامب بالانسحاب لانتقادات شديدة في الولايات المتحدة وخارجها من قبل دعاة حماية البيئة، وبعض المنظمات الدينية، وقادة قطاع الأعمال، والعلماء. عارضت غالبية الأمريكيين الانسحاب.
شكل حكام العديد من الولايات الأمريكية بعد إعلان ترامب، التحالف الأمريكي للمناخ لمواصلة العمل على أهداف اتفاقية باريس على مستوى الولاية على الرغم من الانسحاب الفيدرالي. انضمت 24 ولاية إلى التحالف اعتبارًا من 1 يوليو 2019، وكذلك ساموا الأمريكية وبورتوريكو، كما صُرح عن التزامات مماثلة من قبل حكام الولايات ورؤساء البلديات والشركات الأخرى.
من المتوقع أن يؤثر انسحاب ترامب من اتفاقية باريس على الدول الأخرى من خلال تقليص مساعداتها المالية لصندوق المناخ الأخضر، وقد يؤثر إنهاء التمويل الأمريكي البالغ 3 مليارات دولار في النهاية على أبحاث التغير المناخي، وتقليل فرصة المجتمع في الوصول إلى أهداف اتفاقية باريس، بالإضافة إلى حذف مساهمات الولايات المتحدة في التقارير المستقبلية للجنة الدولية للتغيرات المناخية. سيؤثر قرار ترامب أيضًا على مساحة انبعاثات الكربون بالإضافة إلى سعر الكربون. يشير انسحاب الولايات المتحدة أيضًا إلى أن السيطرة على نظام المناخ العالمي ستكون متاحةً للصين والاتحاد الأوروبي.
تعهد الرئيس المنتخب في الانتخابات الرئاسية لعام 2020 جو بايدن، بالانضمام إلى اتفاقية باريس في أول يوم له في منصبه، وقد وقع بايدن بمجرد تنصيبه، أمرًا تنفيذيًا للانضمام إلى الاتفاقية في 20 يناير 2021. انضمت البلاد رسميًا في 19 فبراير 2021.