主条目：北約擴張
二十世紀末期
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1990年代，隨着華沙公約組織解散和蘇聯解體，歐洲的政治和安全形勢發生很大變化，北約面對的議題從過去的軍事威脅擴散到全球恐怖主義、能源安全、全球暖化、疾病、網路攻擊和大規模殺傷力武器擴散等各種問題上。
北大西洋合作委員會
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1991年12月，北約首創成立由北約國家、前華約國家、獨聯體及波羅的海三國組成的北大西洋合作委員會。1994年1月在布魯塞爾舉行的首腦會議一致通過了同中歐、東歐國家和俄羅斯建立和平伙伴關係的方案。
歐洲北大西洋伙伴關係委員會
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1997年5月，為把北約與伙伴的政治軍事合作提高到一個新水準，加強歐洲和大西洋地區的安全與穩定，北約國家與伙伴國家外長共同決定成立歐洲北大西洋伙伴關係委員會。該組織的宗旨是締約方實行集體防禦，任何締約方同他國發生戰爭時，必須給予援助，包括使用武力。華約解散後，北約增加其使命，如維持和平和通過對話促進地區穩定等。
第一輪新成員加入
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1999年接納波蘭、匈牙利、捷克為北約新成員。
二十一世紀
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2004年北约首脑会议
九一一恐怖襲擊
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北約於2001年10月4日第一次引用北約憲章第五條，認為九一一袭击事件應視為對全體成員的攻擊。2003年8月，北約進入阿富汗，開始了歐洲境外首次軍事行動。北約亦參與伊拉克的軍警培訓工作。
第二輪新成員加入
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2002年11月21日布拉格召開的北約高峰會議，接受了第二波的申請，2004年正式接納愛沙尼亞、拉脫維亞、立陶宛、羅馬尼亞、保加利亞、斯洛伐克、斯洛維尼亞。
第三輪新成員加入
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2009年4月1日阿尔巴尼亚、克罗地亚加入北約。
東歐導彈攔截系統
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就北約计划在波蘭和捷克建立導彈攔截系統，俄羅斯稱這樣部署可能導致新一輪的軍備競賽。2009年9月17日，美國總統奧巴馬宣佈不再继续运行部署在波蘭和捷克的遠程導彈攔截系統，轉而部署由攔截對短程和中程導彈使用的神盾战斗系统代替，北約秘書長呼籲，明確北約和俄羅斯的導彈防禦系統合作。
第四輪新成員加入
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2017年黑山加入北约；2020年北马其顿加入北约。
第五輪新成員加入
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主条目：烏克蘭親歐盟示威運動和2014年克里米亞危機
2014年克里米亚被俄罗斯并吞以后，芬兰与瑞典开始考虑是否寻求加入北约。芬兰政府谈论就加入北约展開“公开讨论”。
主条目：2021年－2022年俄烏危機和俄羅斯入侵烏克蘭
2022年5月，由于俄羅斯入侵烏克蘭，促使本來加入意願不高的芬蘭與瑞典決定申請加入北約，並於9月獲得土耳其和匈牙利除外的所有成員國批准加入法案。
2023年3月27日，匈牙利議會通過批准芬蘭加入北約，3月30日土耳其議會通過相關法案。最終芬蘭於4月4日正式加入，成為北約第31個成員。
2024年1月23日，土耳其議會通過批准瑞典加入北約，而匈牙利議會2月26日通過相關法案。最終瑞典於3月7日正式加入，成為北約第32個成員。