1998年中国长江流域和松花江流域等地发生特大洪灾，针对长期以来中国天然林过渡采伐引起的生态环境恶化的现实，中国实施了天然林保护工程。旨在使天然林休养生息，提高森林覆盖率和恢复生物多样性，在长江上游、黄河中上游以及松花江上游地区构建稳定的森林生态屏障，实现森林资源从恢复性增长进一步向质量提高转变。

天然林保护工程分为2期：第一期工程（2000～2010年）实施范围包括长江上游、黄河上中游地区和东北、内蒙古等重点国有林区的17个省（区、市）的734个县和167个森工局，这里分布着全国69%的天然林。实施目标和任务是调减木材产量1.99×10⁵立方米；加强森林资源管护；加快长江上游、黄河上中游地区内宜林荒山地的造林绿化，使这一地区的森林覆盖率由17.5%提高到21.24%。第二期工程（2011～2020年）实施范围增加了丹江口库区11个县（区、市），工程区包括长江上游地区（以三峡库区为界）的云南、四川、贵州、重庆、湖北、西藏6省（区、市）和黄河上中游地区的陕西、甘肃、青海、宁夏、内蒙古、山西、河南7省（区）的750个县（市、区）、61个国有林业单位，共811个实施单位。工程区总面积2.32×10⁸公顷，林地面积1.03×10⁸公顷。工程实施的目标和任务是到2020年森林面积增加4.60×10⁶公顷，森林蓄积净增8.1×10⁸立方米，增加森林碳汇3.07×10⁸吨。

天然林保护工程通过天然林禁伐和停止商业性采伐、有计划的分流安置林业区职工等措施，每年减少木材砍伐约3.4×10⁶立方米。全国1.30×10⁸公顷天然乔木林得以休养生息，天然林蓄积量从20年前的9.07×10⁹立方米增加到1.37×10¹⁰立方米。

天然林保护工程的实施促进了中国天然林资源持续恢复性增长，为维护中国生态安全和生物多样性发挥了基础性保障作用，森林的生态功能得以增强，水土流失、洪涝和泥石流等自然灾害的影响有所减轻，输入长江、黄河的泥沙量明显减少。天然林保护工程对生物多样性的保护也成效显著，工程的实施有效保护了全国90%的陆地生态系统类型和85%的野生动物种群。自2000年至2010年，天然林资源保护工程的生态系统碳汇达到68.4Tg碳/年。由此可见，天然林保护工程在固碳抵消化石燃料燃烧排放方面做出了重要贡献，是中国积极参与全球环境治理和落实二氧化碳减排承诺方面所采取的重要举措。