Annoncé dès les premières semaines du mandat présidentiel, le « Grenelle de l’environnement » donne son rapport. Du 6 juillet au 25 octobre 2007 se tenait le Grenelle de l’environnement qui réunissait des représentants de l’État, des ONG investies dans les questions environnementales, les partenaires sociaux et les collectivités locales

Les principales mesures annoncées sont l’instauration d’une « écopastille » pour les automobiles, la réduction des constructions autoroutières, la construction de tramway, la promotion des constructions écologiques dans le bâtiment.

Le Grenelle Environnement s’est déroulé en trois phases :

Première phase : du 16 juillet à fin septembre

Cette première phase a été consacrée au dialogue et à l’élaboration de propositions au sein des groupes de travail, chacun d'entre eux réfléchissant sur un thème différent.

Deuxième phase : de fin septembre à mi-octobre

Durant cette deuxième phase, le grand public a été consulté via des forums internet et des rencontres. Durant cette période, 14.000 contributions sur Internet ont été recensées et 300.000 internautes sont intervenus sur le forum du Grenelle. Près de 15.000 personnes ont participé aux 19 réunions régionales.

Troisième phase : 24 et 25 octobre

Les participants aux groupes de travail ont discuté avec le gouvernement des mesures à mettre en place. Puis, le président de la République Nicolas Sarkozy a annoncé les conclusions du Grenelle Environnement.

Le Grenelle a permis d’aboutir à 268 engagements en faveur de l’écologie et de l’environnement.

Le Grenelle Environnement a été mis en œuvre en deux grandes étapes.

Première étape : de décembre 2007 à mai 2008 :

Pour mettre en œuvre le Grenelle, 34 comités opérationnels ont été créés. Ils étaient dirigés par un parlementaire ou une personnalité reconnue. La mission de ces 34 comités était de proposer des actions concrètes permettant la mise en place des 268 engagements.

Un Comité de suivi du Grenelle a été créé début 2008 par le gouvernement à la demande des organisations ayant participé au Grenelle Environnement. Ce comité était composé de représentants des cinq catégories de participants : État, collectivités locales, ONG, entreprises, salariés. Il a eu pour vocation d'assurer le suivi des engagements pris par le gouvernement.

Ce comité a permis de maintenir les participants informés de la mise en œuvre des engagements, par voie informatique et, environ trois fois par an, par des réunions entre le ministère concerné (ministère de l’écologie, de l’énergie, du développement durable et de la mer) et les représentants des participants. C'est également par ce biais que le gouvernement a organisé la consultation sur différents processus tels que la stratégie nationale de développement durable et a lancé des appels à participation à divers groupes de travail. Ce comité d'abord informel a été institutionnalisé en avril 2010 sous le nom de « Comité national du développement durable et du Grenelle de l'environnement ».

Seconde étape : le « temps du Parlement » entre 2008 et 2010

Le Parlement a adopté les différents textes nécessaires à la traduction législative des engagements du Grenelle de l’Environnement. Les lois créées ont été qualifiées à ce titre de lois « Grenelle ».