间他参与推进《核不扩散条约》、《全面禁止核试验条约》、《禁止生物武器公约》、《特定常规武器公约》、《反对弹道导弹扩散国际行为守则》等一系列国际和平条约、协议的深化和完善。2005年，天野成为国际原子能机构日本政府代表部大使。2008年9月，日本首相麻生太郎在纽约市的联合国大会上宣布日本政府将推荐天野之弥竞选下任国际原子能机构总干事。由于穆罕默德·埃尔巴拉迪宣布在2009年任期届满后不再寻求连任，因而国际原子能机构总干事的职位竞选十分激烈。天野的主要对手是南非外交家阿卜杜拉·明蒂（Abdul Samad