Le certificat d'immatriculation automobile (historiquement appelé carte grise en Belgique et en France) est un document qui matérialise l’autorisation de circuler d'un véhicule motorisé immatriculé et permet son identification.
Ce document est notamment utilisé dans les pays de l'Union européenne et dans les pays suivant la convention de Vienne. Il peut être obligatoire dans certains pays. D'autres pays, comme le Québec, disposent de certificat d'immatriculation automobile peut-être parce que le Canada est lié à la convention de Genève sur la circulation routière.
Le certificat doit mentionner, sauf peut-être dans certains pays, le numéro d'immatriculation, le nom ou la marque du constructeur du véhicule, le numéro de fabrication ou le numéro de série du constructeur, la date de première mise en circulation, ainsi que le nom, le ou les prénoms et le domicile du demandeur dudit certificat. Le véhicule peut être immobilisé à la suite de non-présentations de ce certificat.
En 1901, la carte grise est un récépissé de déclaration, lié à la préfecture de police.
En 1910, le certificat international de route correspond d'une part à des critères sur le véhicule automobile et d'autre part à des critères sur le conducteur.
« Pour les agents chargés de la surveillance des voies publiques, le lien entre le véhicule et la carte grise est constitué par la concordance entre les inscriptions et numéros portés par l'automobile et les indications inscrites sur la carte. Quant à la concordance entre les dispositions mécaniques du véhicule et celles du châssis-type présenté au service des Mines, elle a été affirmée par le constructeur; elle peut être vérifiée en se reportant au procès-verbal de reconnaissance du type. »
— Répertoire de droit administratif, 1910
En 1926, la convention de Paris prévoit des certificats internationaux pour automobiles. Comparé à la convention de 1909, il s'agit de dissocier le certificat d'immatriculation du permis de conduire pour permettre un changement de conducteur. En 1930 elle entre en vigueur en France, et le certificat international pour automobile d'une validité d'un an tient lieu de carte d'immatriculation nationale.
Le 19 septembre 1949 à Genève, une convention sur la circulation routière rend le certificat d'immatriculation nécessaire pour admettre un véhicule en circulation internationale par les parties contractantes.
« 2. Il est délivré au demandeur, soit par l'autorité compétente, soit par une association habilitée à cet effet, un certificat d'immatriculation comportant au moins le numéro d'ordre dit numéro d'immatriculation, le nom ou la marque du constructeur du véhicule, le numéro de fabrication ou le numéro de série du constructeur, la date de première mise en circulation, ainsi que le nom, le ou les prénoms et le domicile du demandeur dudit certificat.
3. Les certificats d'immatriculation délivrés dans les conditions susvisées seront acceptées dans tous les états contractants comme attestant leur teneur jusqu'à preuve du contraire. »
— Recueil des traités, volume 125, Traité n°1671: Tchécoslovaquie, France, Monaco, ...
Historiquement, la carte grise est un système national apparu dans l'entre-deux-guerres en France[source insuffisante].
En 1968, le traité de convention sur la circulation routière fait à Vienne le 8 novembre 1968 mentionne le certificat d'immatriculation comme condition d'admission en circulation internationale. Le traité mentionne également des mentions obligatoires, comme:
La date de la première immatriculation du véhicule;
Le nom complet et le domicile du titulaire du certificat;
Le nom ou la marque de fabrique du constructeur du véhicule;
Le numéro d’ordre du châssis (numéro de fabrication ou numéro de série du constructeur)