进入90年代后，随着华沙条约组织的解体和冷战的结束，北约迅速调整战略，以“全方位应付危机战略”取代“前沿防御战略”，通过北约东扩和推行“和平伙伴关系计划”竭力向中东欧和前苏地区拓展影响，在欧洲安全事务中发挥着日益重要的作用。
1991年5月28～29日，北约国防部长会议决定：用“全方位应付危机战略”取代“前沿防御战略”；大幅度精简部队，组建一支由7个军组成的主力防御部队、一支7万人的快速反应部队和各成员国武装力量组成的后备部队，以构成北约新的三层次防御体系。
11月7～8日，北约在罗马举行首脑会议，通过了《北约新战略概念》，对北约军事战略作出重大调整，放弃“前沿防御战略”，从过去主要对付原苏联转向“预防冲突和处理危机”；缩小部队规模，提高其灵活、机动和快速反应能力；调整“灵活反应战略”，削减核武器，但仍将保持一定的核威慑力量。会议决定成立“北大西洋合作委员会”，邀请苏、波、匈、捷、保、罗和新独立的波罗的海三国参加将于12月举行的首次特别外长会议，以确定双方在政治、安全方面的磋商和合作关系。
12月9日，北约举行16国外长会议，次日同原华约国家保加利亚、捷克斯洛伐克、匈牙利、波兰、罗马尼亚以及拉脱维亚、立陶宛和爱沙尼亚外长联合举行了北大西洋合作委员会（以下简称“北合会”）第一次会议。北合会发表了《关于对话、伙伴关系和合作的声明》，决定加强北约和原华约成员国的联系机制，每年举行一次成员国外长会议，每两个月举行一次大使级会议。声明还确定了双方的合作范围，其中包括防务计划、军控、军转民、科技和环保等。
1993年6月10～11日，北约部长理事会春季会议和北合会外长会议相继在雅典召开。北约部长理事会发表声明，称北约愿向在波黑执行任务的联合国维和部队提供空中保护。
1994年1月10～11日，北约16国在布鲁塞尔召开原苏联解体后的第一次首脑会议，主要讨论了北约在新形势下的新战略和内部调整，与俄罗斯、中东欧国家关系以及波黑冲突等问题。会议提出了《和平伙伴关系计划》，并发表了《首脑会议声明》。
1995年5月31日，在北合会外长会上，俄罗斯外长科济列夫宣布俄正式加入北约“和平伙伴关系计划”，并签署了北约与俄的《双边军事合作计划》和《定期公开磋商制度框架文件》。科济列夫还发表讲话表示俄仍反对北约东扩，称北约东扩“既不符合俄罗斯国家安全利益，也不符合整个欧洲的安全利益”，“北约作为唯一的军事集团与建立统一的欧洲潮流背道而驰”。
1995年12月5日，北约部长理事会通过北约东扩的研究报告并批准西班牙外交大臣哈维尔·索拉纳出任北约秘书长。法国外长德沙雷特在会议上宣布，法国决定加强同北约的关系，重新参加北约军事委员会和国防部长会议，但并不意味着法国参加北约的军事一体化组织。随后，北约举行1979年以来首次外长和国防部长联席会议，正式批准向波黑派出由北约指挥的、6万人组成的多国部队，以监督波黑和平协议执行。这是北约历史上在非成员国领土上最大规模的军事行动。包括俄罗斯在内的14个非北约成员国也参加了多国部队。
1996年6月3日，北约部长理事会春季会议在德国柏林举行，决定建立一支多国多兵种联合特遣部队，同意西欧盟国在美国不派地面部队参与的情况下，以西欧联盟名义动用上述部队，并可使用北约参谋、情报、通讯、运输和后勤等设施，对外实施维和、人道援助等行动。这也是北约建立欧洲防务特性的主要内容。
1997年3月20～21日，美俄就北约东扩、军控和双边经贸合作在赫尔辛基举行特别首脑会议。双方在北约东扩问题上各持已见，但均表达一定的合作愿望。俄不再坚持签署一项具有“法律约束力”的北约-俄罗斯双边关系文件，同意北约提出的，由国家元首或政府首脑签署具有“政治约束力”的国际协议。
北约16国领导人、北约秘书长索拉纳、俄罗斯联邦总统叶利钦在巴黎正式签署《北约与俄罗斯相互关系、合作与安全基础文件》。文件申明，双方均不把对方视作潜在敌人，努力增进彼此信任；加强在欧洲安 全、维和、军控、反恐怖、反走私等领域的全面合作；建立由北约秘书长、俄罗斯代表、北约成员国代表组成的俄罗斯－北约常设联合理事会，每年至少举行两次外长和国防部长会议，每月举行一次大使级会议，就双边安全问题进行磋商，但有关决定需在一致同意的情况下作出；北约表示“不打算、没理由、无计划”在新成员国领土上部署核武器和向新成员国派驻作战部队，但不放弃在新成员国进行军事演习和拥有最低限度军事设施的权利。 5月29～30日，北约外长春季理事会在葡萄牙辛特拉举行，决定成立“欧洲－大西洋伙伴关系委员会”，以取代北合会，强化和平伙伴关系计划，还主张加强北约与地中海国家的联系，并决定为地中海沿岸国埃及、以色列、约旦、摩洛哥、突尼斯、毛里塔尼亚六国培训军事人员。7月8～9日，北约成员国在马德里举行首脑会议，一致决定立即与波兰、匈牙利、捷克三国举行入约谈判，在1999年北约成立50周年之前完成法定批准手续。会议通过的《北约东扩宣言》称，北约绝不会把任何欧洲民主国家排除在外，罗马尼亚、斯洛文尼亚将是第二轮东扩的候选国。北约首脑会议还通过了北约-乌克兰特殊伙伴关系宪章。会议期间，“欧洲－大西洋伙伴关系委员会”举行首次首脑会议。
12月2日，北约秋季国防部长会议在布鲁塞尔举行。由于英国在直布罗陀海峡制空权问题上对西班牙作出让步和希、土在爱琴海制空权问题上达成妥协，北约内部机构改革向前迈出重要的一步。会议决定将北约军事指挥机构层次由四级减至三级，各类司令部由65个裁减至20个，并决定1998年6月北约驻波黑维和部队使命到期后，在波黑继续保持一定规模的军事存在。西班牙因其直布罗陀海峡制空权要求得到满足，决定重返北约军事一体化机构。16日，北约外长秋季理事会在布鲁塞尔举行。16国外长与波、匈、捷三国外长正式签署波、匈、捷加入北约的议定书，并批准了12月2日北约国防部长会议就精简军事指挥系统、延长北约驻波黑部队使命等达成的协议。
1998年5月28日～29日，北约外长春季理事会在卢森堡举行，主要讨论了科索沃、印巴核试验问题。北约16国还与28个伙伴国举行了“欧洲－大西洋伙伴关系委员会”外长会议。
2011年3月20日，法国“戴高乐”号核动力航空母舰从法国土伦海军基地启程，参与对利比亚的军事打击行动。
2011年3月23日美国、英国和法国已经达成协议，决定将对利比亚行动的军事指挥权转交给北约，同时参与行动的国家（包括阿拉伯国家）单独组成一个联盟，负责在政治上指挥行动。
22日，北约决定对利比亚实施武器禁运。据北约军事官员介绍，北约成员国将有16艘军舰参与这一行动。
北约制订了三项有关利比亚的军事计划：人道主义救援，武器禁运和实施禁飞区。这三项计划都得到北约决策机构——北大西洋理事会的批准。北约22日已经决定启动武器禁运行动计划，其他计划何时启动还要得到北约成员国一致同意。
联合国安理会在2011年3月17日通过决议，决定在利比亚设立禁飞区，并要求有关国家采取一切必要措施保护利比亚平民和平民居住区免受武装袭击的威胁。利比亚政府在2011年3月18日表示，接受联合国安理会相关决议，立即停火并停止所有军事行动。
2011年3月19日美国接到的报告显示利比亚军队与反对派仍在班加西激战，为此巴黎峰会与会各方觉得不可再拖延下去。
2011年3月19日下午5点45分（北京时间20日0点45分），法国战机率先向利比亚地面军事目标开火。
2000年2月15～16日，北约秘书长罗伯逊对俄罗斯进行工作访问，双方恢复了中断近一年的联系。
2000年5月3日，约瑟夫· 罗尔斯顿接替克拉克出任欧洲盟军最高司令。
18日，北约秘书长罗伯逊在访问芬兰时表示，欧盟与北约之间的关系应是坦率和透明的，欧盟建立与北约并行的结构无论从经济上、军事资源和计划能力方面都是不明智的。罗同时表示，美考虑从科索沃撤军将使北约组织受到削弱。
18～19日，'北约在未来欧洲中的作用'会议在立陶宛维尔纽斯举行，美、英、法及9个申请加入北约的国家外长和国防部长与会。9个申请国外长发表联合声明要求在2002年吸收它们入北约。
5月24～25日，北约外长理事会、北约－俄罗斯常设理事会、北约－乌克兰理事会、欧洲－大西洋伙伴关系委员会相继在意大利佛罗伦萨举行。在北约外长理事会上，美通报了建立国家导弹防御系统的设想，但未能消除欧洲盟国的疑虑。俄外长伊万诺夫参加了中断一年多的北约－俄罗斯常设理事会会议，双方重申致力于建立坚固、稳定和持久的合作关系，北约方面提出尽快在莫斯科设立北约联络处。克罗地亚正式加入'和平伙伴关系计划'。
2000年6月5日，俄罗斯联邦总统普京访问意大利时提议，俄与欧盟和北约共建全欧非战略性导弹防御系统。
7日起，北约和波罗的海地区的11个国家在波罗的海海域举行为期10天的海上军事演习。
10日，美国防部长科恩在维尔纽斯与立陶宛、拉脱维亚和爱沙尼亚等波罗的海三国国防部长就北约东扩和地区安全问题举行会谈时表示，北约东扩的步伐不会停止，俄罗斯对北约的决定没有否决权。
2000年12月5日，北约国防部长会议在布鲁塞尔举行，美国防部长科恩警告说，如果处理不好欧盟快速反应部队与北约的关系，将会削弱美国与北约和北约与欧盟之间的关系，北约有可能变成'历史遗迹'。
14日，美总统布什的外交顾问、负责北约东扩事务委员会主席布鲁斯表示，北约将争取使所有申请国在2010年前加入该组织。
14～15日，北约外长理事会、北约－俄罗斯常设理事会、北约－乌克兰理事会、欧洲－大西洋伙伴关系委员会分别在布鲁塞尔举行。北约外长理事会主要讨论了北约与欧盟两个机构在防务领域的关系问题，强调欧洲防务不是建立一支欧洲军队，双方将以华盛顿首脑会议确立的原则为基础处理两机构间的关系，并初步商定双方的会晤机制。因土耳其的坚决抵制，会议未能就欧盟共享北约指挥系统问题达成一致。北约与俄就进一步恢复双边关系举行了会谈，并就北约在俄开设联络处一事达成一致。
2001年1月，北约与欧盟建立'常设磋商安排'，规定双方外长每年开会两次，大使级会议每季度召开3次。
2001年2月20日，北约驻俄新闻处成立，北约秘书长罗伯逊赴莫斯科出席仪式。
2001年5月28日至6月1日，北约在哈萨克斯坦首都阿拉木图举办民事应急计划和军民两用合作培训班，哈和其它中亚邻国均派员参加。
2001年5月29～30日，北约春季外长理事会、北约－俄罗斯常设理事会、北约－乌克兰理事会、欧洲－大西洋伙伴关系委员会分别在布达佩斯举行。外长理事会主要涉及马其顿危机、巴尔干地区和平、北约与欧盟合作以及导弹防御和大规模杀伤性武器扩散等问题。北约各国重申了对东南欧安全与稳定的承诺。北约秘书长罗伯逊称，北约曾为结束欧洲的分裂发挥了关键作用，21世纪初正在为拉近欧洲大陆各国的距离发挥着同样重要的作用。会议期间，北约与欧盟举行第一次正式部长级会议，就加强合作和采取联合行动的可能性进行了磋商。
2001年6月7～8日，北约国防部长会议在布鲁塞尔举行，主要讨论了北约内部的欧洲防务特性和导弹防御等问题。美国防部长拉姆斯菲尔德就美拟研发导弹防御系统向盟国作了进一步解释，但未能完全消除盟国疑虑，各国决定就此继续进行磋商。
2001年6月12日，北约军事委员会与欧盟军事委员会在北约总部举行第一次会议，由北约军委会主席文图罗尼和欧盟军委会主席哈格兰德共同主持，双方主要就发展安全合作交换了有关情况。
2001年6月13日，北约特别首脑会议在北约组织总部举行，主要讨论了北约下一轮东扩、马其顿安全形势以及北约军事力量现代化等问题。北约秘书长罗伯逊重申将在2002年11月北约布拉格峰会上实现第二轮东扩。
2001年8月22日，北约应马其顿总统要求，向马派出3500人的部队，执行名为'收获行动'的维和使命，负责监督停火和收缴并摧毁阿族战斗人员的武器。2001年9月12日，北大西洋理事会就发生在美国纽约和华盛顿的恐怖袭击事件发表声明，强烈谴责国际恐怖主义，并表示准备启动《北大西洋公约》第5条款对美国进行支援。随后，北约又分别与俄罗斯和乌克兰发表联合声明，对9·11恐怖袭击事件予以强烈谴责。
2001年9月27日，北约宣布，'收获行动'已顺利完成，应马其顿总统要求，以德国部队为主的北约'红狐行动'即日实施，为期3个月，到期后视情可延期。
2001年10月2日，北约秘书长罗伯逊宣布北约正式启动《北大西洋公约》第5条款，支援美国对阿富汗反恐军事行动。北约欧洲成员国于2001年10月7日向美国本土派遣预警飞机并提供空中走廊，支持美反恐军事行动。
2001年10月3日，俄罗斯联邦总统普京首次访问北约总部。
2001年11月21至23日，北约秘书长罗伯逊就北约与俄发展新型伙伴关系一事赴俄活动，并向俄罗斯联邦总统普京提交了关于双方在反恐等领域进行深化合作的一揽子建议。
2001年12月6日、7日，北约秋季外长理事会在布鲁塞尔召开，重点讨论了北约与俄建设新型关系问题。同期召开的北约与俄常设联合理事会发表声明称，双方将在北约－俄罗斯双边关系基本文件基础上，在2002年5月北约春季外长理事会之前建立一个包括磋商、合作、共同决策以及共同行动的新机制。该机制的性质和涵盖范围有待双方在今后几个月内通过谈判确定。北约秘书长罗伯逊表示，新机制将使俄成为北约的'全面伙伴'，俄外长伊万诺夫称，此举是双方关系中一项'意义深远的变化'。但美国务卿鲍威尔强调北约将在所有问题上保持其独立决策和行动权，不会在任何问题上给予俄否决权。
2001年12月7日，北约宣布，应马其顿总统要求，在马其顿的'红狐行动'将延长3个月，直至2002年3月26日。
2001年12月18日、19日，北约国防部长会在布鲁塞尔召开，讨论了反恐、加强北约应对新型危机的能力和发展北约与俄关系等问题。
2009年3月17日，法国国民议会（议会下院）经过辩论和表决，通过了法国重返北约军事一体化机构的决定
2011年3月19日，北约成员国英、美、法对利比亚实施打击，3月24日由北约正式接管利比亚任务。
