1949年北约在美国华盛顿签署协定成立。
1949年4月4日，美国、加拿大、比利时、法国、卢森堡、荷兰、英国、丹麦、挪威、冰岛、葡萄牙和意大利在华盛顿签署了北大西洋公约，决定成立北大西洋公约组织，同年8月24日各国完成批准手续，该组织正式成立。
希腊、土耳其于1952年2月18日、联邦德国于1955年5月6日、西班牙于1982年正式加入该组织。
北大西洋公约组织美苏冷战
前苏联，匈牙利，捷克斯洛伐克，波兰，保加利亚，罗马尼亚，阿尔巴尼亚以及民主德国在1955年5月14日签署了华沙条约，从而开始了双方冷战敌对。
在冷战期间，北大西洋公约组织的战略目标，主要是防范华沙条约组织的大规模军事入侵。因此，军事的议题就成为北约安全战略设计的主要考虑因素。35年（1990年）后，民主德国脱离华沙公约组织，正式以德国之名义加入北大西洋公约组织。
冷战后第一个北约军事行动是1993年6月到1999年4月间的前南斯拉夫境内冲突的介入。
北大西洋公约组织关系缓和
进入20世纪90年代，随着华沙条约组织的解散和东欧剧变以及原苏联的解体，欧洲大陆的政治与安全局势发生了剧烈的变化，北约的职能转变为政治军事组织，所要面对的议题也从过去的军事威胁，扩散到全球恐怖主义、能源安全、全球暖化、疾病、网络攻击、大规模杀伤性武器扩散等多元问题上。
1990年7月，北约第11届首脑会议在伦敦宣布冷战结束。
1991年12月，北约在罗马首脑会议上决定与部分中东欧国家成立北大西洋合作委员会。
1991年12月，北约首创成立了由北约国家、前华约国家、独联体及波罗的海三国组成的北大西洋合作委员会。
自1992年起，波兰等东欧国家相继提出加入北约的请求。同年，北约批准了一项原则，允许它的军队离开成员国领土到其他地方参与维和行动。当年年底，北约便决定以军事力量介入南斯拉夫危机。
1994年1月，北约布鲁塞尔首脑会议通过了与中东欧国家以及俄罗斯建立“和平伙伴关系”计划，12月开始向波黑派出维和部队。
1996年9月，北约公布了《东扩计划研究报告》。
1997年5月，取代北大西洋合作委员会、旨在加强北约同欧洲和欧亚大陆的非北约成员之间的安全关系的欧洲－大西洋伙伴关系理事会正式成立。
1997年7月，马德里首脑会议决定首批接纳波兰、捷克和匈牙利加入北约。
该组织的宗旨是缔约国实行集体防御，任何缔约国同他国发生战争时，必须给予援助，包括使用武力。华约解体后，北约谋求扩大其使命，如维持和平和通过
对话促进区域稳定等。
北大西洋公约组织成员扩大
1990年9月24日，民主德国正式退出华约组织
1990年10月3日，民主德国正式并入北约成员国联邦德国，德国统一
1999年接纳波兰、匈牙利、捷克三国为北约新成员国。4月23日～25日，北约19个成员国同“和平伙伴关系国”的国家元首和政府首脑在华盛顿举行首脑会议，庆祝北约成立50周年。俄罗斯和白俄罗斯因抗议北约轰炸南联盟拒绝出席会议。会议讨论了科索沃局势，通过和发表了《关于科索沃的声明》、《华盛顿宣言》、《北约战略概念》等文件。
2001年10月4日，北约第一次援引条北约宪章第五条，认为9·11的袭击“应被视为对缔约国全体之攻击”。
使北约成员国从21世纪初的19个扩大到26个。
2003年6月，北约成员国国防部长会议决定通过精简军事指挥机构提高北约的应变能力。根据计划，北约未来的军事指挥系统分为战略指挥部、战区指挥部和战术指挥部3个层次。北约现行的20个军事指挥机构将在未来精简到11个。在战略层次，北约欧洲盟军司令部和大西洋盟军司令部将合并为盟军作战司令部，它将是北约“唯一的”最高军事行动指挥部，总部设在比利时的蒙斯市。另外，北约将建立一个职能性的盟军改革司令部，负责促进和监督军事改革，目标是加强培训、改善军事能力、检验和发展军事原则、通过实验评估新概念。该司令部的总部设在美国弗吉尼亚州的诺福克。在战区层次，现有的5个战区司令部将精简为两个常设联军司令部，直属盟军作战司令部。这两个战区司令部一个设在荷兰的布仑森，另一个设在意大利的那不勒斯。此外，在葡萄牙首都里斯本设立“精悍的“常设联军总部，只负责海上部署任务。在战术层次，现有的13个下级作战司令部将精简为6个，它们分布在德国、英国、西班牙和土耳其等国，隶属于上述两个常设联军司令部。
2003年8月，北约进入阿富汗，开始了欧洲以外的第一次行动，北约参与了伊拉克的军警培训工作。
2003年9月1日，北约欧洲盟军最高司令部司令正式更名为北约盟军军事行动司令部，全面负责北约所有军事行动的指挥与协调，其最高军事长官为克拉多克，2006年12月上任。
2002年11月21日，北约布拉格首脑会议达成了第二波的东扩决定，决定接纳爱沙尼亚、拉脱维亚、立陶宛、斯洛伐克、斯洛文尼亚、罗马尼亚和保加利亚7个国家加入北约。2004年3月，上述7国正式递交各自国家加入北约的法律文本，从而成为北约的新成员，使北约成员国从21世纪初的19个扩大到26个。这是北约自1949年成立以来规模最大的一次扩大。
北大西洋公约组织军事合作
近些年来，北约计划在波兰和捷克的建立导弹拦截系统。俄罗斯称这一部署可能导致新的军备竞赛，可以增加相互摧毁的可能性。
2009年9月17日，美国总统奥巴马宣布，不再进行在波兰和捷克的远程导弹拦截系统，转而部署由拦截对短程和中程导弹使用的神盾舰代替。新任命的北约秘书长呼吁，明确北约和俄罗斯的导弹防御系统合作。
