Midstream-Handelssysteme sind dadurch charakterisiert, dass sie weder beim Endverbraucher, noch beim Erzeuger bzw. Importeur von fossilen Brennstoffen ansetzen, sondern Wertschöpfungsstufen zwischen diesen beiden Endpunkten der Zertifikatspflicht unterworfen werden. Grundlegende Idee beim Midstream-Handelsmodell ist, die Vorteile eines Downstream-Handels (bessere Kenntnis von Vermeidungsoptionen) mit Vorzügen eines Upstream-Systems (geringere Transaktionskosten wegen geringerer Teilnehmerzahl) zu koppeln. So kommen beispielsweise im Verkehrssektor für eine Zertifikatspflicht in Frage:

Ein wesentlicher Nachteil eines Midstream-Ansatzes, der nur bei ausgewählten Verkehrsdienstleistern wie Bahnen, Speditionen oder Busunternehmen ansetzt, liegt auf der Hand: Große Teile der Mobilitätsnachfrage würden nicht den Anreizwirkungen des Handelssystems unterliegen, wenn der private Kfz-Verkehr (MIV) von der Zertifikatepflicht ausgenommen werden würde. Auch die dann notwendige separate Regulierung dieses Bereiches stellt die potenziellen Effizienzvorteile eines Zertifikatehandels in Frage.

Eine Zertifikatepflicht für Tankstellen kann hingegen als Variante eines Upstream-Systems mit dessen spezifischen Vor- und Nachteilen gesehen werden. Einziger Unterschied ist die größere Zahl Zertifikatspflichtiger, welche die Transaktionskosten erhöhen dürfte.

Am häufigsten werden Midstream-Handelssysteme diskutiert, die am Fahrzeug als relevantem Glied der Wertschöpfungskette ansetzen. Viele Autoren gehen dabei nur auf geschlossene Zertifikatesysteme für den Fahrzeugbereich ein  [ScPe99, S. 97; PWC02, S. 35], denen Effizienznachteile gegenüber umfassenderen Systemen innewohnen.

Im Modell von Deuber [Deu02, S.60ff.], in dem Flottenemissionsstandards von Kfz-Herstellern Handelsgegenstand sind, wird dagegen auch die Anbindung an ein bestehendes Downstream-System untersucht. Diese soll über ein einseitiges Gateway sichergestellt werden, welches zwar Zertifikatskäufe von Kfz-Herstellern aus dem Downstream-Handel erlaubt, den Handel in umgekehrter Richtung aber verbietet  [Deu02, S. 60 ff.]. Auf diese Weise werden relative Emissionsminderungsziele im Straßenverkehrssektor mit absoluten Minderungszielen in der Industrie verbunden. Damit soll den Herstellern von Kfz ein Anreiz gegeben werden, energiesparende Fahrzeuge zu entwickeln und zu vermarkten. Der Flottenbezug eröffnete zudem einen recht großen Handlungsspielraum für die Produzenten, in welchem die Minderungen erfolgen sollen. Alternativ können bei vorhandener Zahlungsbereitschaft der Kfz-Nachfrager CO2-Zertifikate nachgekauft werden.

Der Hauptvorteil eines idealtypischen Emissionshandels - die ökologische Treffsicherheit - ginge mit diesem Ansatz aber trotz der Koppelung zum Downstream-Handelssystem verloren. Hersteller haben keinen unmittelbaren Einfluss auf die Fahrleistungen ihrer Fahrzeuge; außerdem sind die tatsächlichen Verbrauchswerte von Kfz stark von individuellem Fahrverhalten abhängig und divergieren von Normverbräuchen (z.B. Schellaböck/Petersen [ScPe99, S. 97]).