内閣府地方創生推進事務局によると、「持続可能な低炭素社会の実現に向けて高い目標を掲げて先駆的な取り組みにチャレンジする都市」として定義されており、環境未来都市と一体的に取り組みが進められている。その意図としては、地方創生を念頭に置きつつ、これからの時代に求められる低炭素社会の姿を具体的にわかりやすく示すことにあり、2013年までに、横浜市、千代田区、飯田市、富山市、宮古島市など23都市が国により選定されている。この環境モデル都市の選定にあたって、画一的な計画ではなくそれぞれの地域の資源や個性を生かした計画が立案されていることが特徴として挙げられる。たとえば、千代田区では事業所ビルが集中していることに鑑み、ビルの省エネ改修の促進に取り組み、富山市ではLRTを基盤とするコンパクトシティの実現に取り組んでいる。さらに飯田市では市民参加型の太陽光共同発電事業のモデルを実現しており、宮古島市では離島という地域特性を鑑みて、エネルギーや資源の地産地消など環境負荷の低減に視点を置いている。これらの取り組みを通して、地域単位でライフスタイルを転換し、地域活力を向上させることが意図されている。