לצד זאת, אירועים רבים העיבו על היחסים בין שתי המדינות. בשנת 2002, בוש פתח ביוזמה לפריסת מערכות הגנה כנגד טילים באירופה למקרה של התקפה מצד מדינות כמו איראן, קוריאה הצפונית ולוב. לשם כך פרשה ארצות הברית מהאמנה עליה חתמה בימי המלחמה הקרה, אמנה שהגבילה החזקת נשק אנטי-בליסטי (ABM treaty). רוסיה ראתה בתוכנית מעשה התגרות ואיום כלפיה, וטענה שמטרתה האמיתית של התוכנית היא סיכול יכולותיו של הצבא הרוסי. בשנים הבאות קיים בוש שיחות עם מדינות שונות באירופה על מנת שיהיו שותפות בפרויקט. גם הפלישה האמריקנית לעיראק בשנת 2003 הוסיפה לדרדור היחסים, ורוסיה התנגדה למלחמה זו בין השאר גם הודות לקשריה החיוביים עם משטרו של סאדם חוסיין. ב-29 במרץ 2004 הצטרפו שמונה מדינות – רומניה, בולגריה, סלובניה, סלובקיה, ליטא, לטביה ואסטוניה – לברית נאט"ו, והפכו בה לחברות מן המניין. הצטרפות של מדינות אלו לנאט"ו, כולן חברות הגוש הקומוניסטי לשעבר כאשר חלקן אף היו חלק מברית המועצות, נתפסה בעיני רוסיה כצעד אגרסיבי שפירשו הרחבת ההגמוניה האמריקנית מזרחה אל עבר גבולותיה.