היחסים הדיפלומטים בין האיחוד האירופי לנאט"ו החלו בשנות ה-90 והתעצבו באופן רשמי בשנת 2001, עם קיומן של מספר פגישות ותכתובות בין המזכירות הכללית של נאט"ו לנשיאות האיחוד, אשר התוו עקרונות ראשוניים של שיתוף פעולה, תחומי אחריות, חובות וזכויות. בשנות ה-90, שיתוף הפעולה התבצע מול האיחוד המערב-אירופי (WEU), אשר היה האלטרנטיבה ההגנתית של האיחוד בשנים אלו, עד אשר מוסדותיו ותחומי האחריות שלו מוזגו בהדרגתיות אל תוך האיחוד האירופי בעקבות ההכרזה על "מדיניות הביטחון וההגנה האירופית" (ESDP) בשנת 2002. הכרזה זו, הייתה אחת מאבני הדרך המרכזיות ביותר ביחסי האיחוד ונאט"ו, כאשר היא קבעה את העקרונות המרכזיים לשותפות האסטרטגית, בניהם שוויון בתהליך קבלת ההחלטות, תשומת לב לאינטרס של מדינות האיחוד ונאט"ו ושקיפות בתהליך פיתוחן של יכולות צבאיות. במרוצת השנים, התקיימו מספר ועידות פסגה ונחתמו הסכמים נוספים בהקשר של שיתוף הפעולה בין השניים ובשנת 2016, בעקבות ועידת וורשה, אישרו שרי החוץ של נאט"ו יותר מ40 אמצעים לקידום הדרך בה הארגונים עובדים יחד, מתוך המטרה להפוך את האזורים בהם הם פועלים ליציבים ובטוחים יותר.                                                                                                                                                     

כפי שניתן לראות, האיחוד האירופי ונאט"ו נהנים ממדיניות של שיתוף פעולה במגוון רחב של תחומים. דוגמה לשיתוף פעולה זה, היא משימת שיקום אפגניסטן במהלך העשור האחרון. במסגרת משימה זו, הוביל נאט"ו כוח צבאי בינלאומי (ISAF) אשר סייע ליצור סביבה יציבה ובטוחה יותר להקמתה מחדש של הממשלה האפגנית ולהרחבת שלטון החוק במדינה. למשימה זו התלווה גם הכוח המשטרתי של האיחוד (EUPOL), אשר בין היתר שימש כגוף יועץ להקמתה של משטרה אזרחית באפגניסטן. בנוסף, מימן האיחוד מספר פרויקטים אזרחיים באזורים תחת השליטה של נאט"ו במאמץ לשיקום המדינה. דוגמה נוספת לשיתוף הפעולה בין השניים, הוא המאבק המתמשך בפיראטים לאורך החוף של סומליה, בו השניים פועלים זה לצד זה מזה כמספר שנים, במסגרת מבצע "מגן אוקיינוס" (Ocean Shield) של נאט"ו ומבצע אטלנטה של האיחוד.

​

על אף שיתוף הפעולה הנראה לעין, נראה כי לעיתים היחסים בין האיחוד האירופי לנאט"ו עלולים להיות מורכבים. דוגמה לכך, ניתן לראות בקיפאון המדיני ביניהם כתוצאה מהמחלוקת בין טורקיה לקפריסין. משבר קפריסין, בקצרה, החל בשנת 1974 כאשר הטורקים פלשו וכבשו את החלק הצפוני של האי ועד היום אזור זה נמצא בשליטתם של הטורקים ואף מוגן על ידי כוחות צבא טורקיה. מאז הצטרפותה של קפריסין לאיחוד האירופי בשנת 2004, יש הטוענים כי היחסים בין האיחוד לנאט"ו סובלים מחוסר תקשורת רשמית ואף שיתוק מוחלט. הנימוק לטענה זו נובע מהעובדה שבפגישות רשמיות בין המועצה הצפון אטלנטית של נאט"ו לוועדת הביטחון של האיחוד לא ניתן לדון בנושאים שקשורים לביטחון, כגון טרור והעימותים באפגניסטן וקוסובו, כיוון שלקפריסין אין הסכם ביטחון עם נאט"ו בגלל התנגדותה של טורקיה להסכם זה. ההשלכות של עובדה זו, בין היתר, הם שכוחות של נאט"ו לא יכלו להציל אנשי סגל של המשטרה האירופית (EUPOL) באפגניסטן במקרה שהם היו מוצאים עצמם תחת התקפה, עקב חוסר שיתוף הפעולה הביטחוני. ההשפעה השלילית של הסוגיה הקפריסאית על היחסים בין האיחוד לנאט"ו, נתמכת גם על ידי המזכיר הכללי של נאט"ו דאז אנדרס רסמוסן, אשר הודה בביקור בטורקיה בשנת 2009, כי הסכסוך הקפריסאי הוביל לקיפאון ביחסים עם האיחוד באותן שנים.