Les attentats du 11 septembre 2001 et la déclaration, par le président George W. Bush, d'une « guerre contre le terrorisme », modifient la donne et font jouer à l'OTAN un nouveau rôle. Elle compte désormais s'engager dans cette « guerre » atypique, qui n'oppose pas un État contre un État, mais un groupe d'États à un réseau hétérogène d'organisations terroristes islamistes, souvent désignés, de façon métonymique, par le nom dAl-Qaïda. L'islamisme remplace ainsi le communisme comme principale menace du « monde libre ». Cette situation va donc entraîner une nouvelle phase d'adaptation de l'OTAN à l'évolution de son environnement et des menaces auxquelles elle doit faire face. Le sommet de Prague en prend une série de décisions : poursuite de l'élargissement de l'OTAN et développement des partenariats notamment avec l'Europe et avec la Russie, élargissement de la zone d'intervention au monde entier et des domaines de compétences en matière de renseignement ou à la cybersécurité, adaptation des moyens militaires, confirmation de l'engagement des pays membres à renforcer leurs capacités militaires. Ces orientations sont confirmées par les sommets suivants, qui se succèdent au rythme inhabituel d'un par an, à Istanbul en 2004, Bruxelles en 2005, Riga en 2006 puis Bucarest en 2008.