Den 29. juni 2023 ønsket diplomater fra alle 31 NATO-land at hans periode som generalsekretær burde forlenges. Under et møte mellom NATOs medlemsland den 4. juli 2023 ble hans periode forlenget for fjerde gang, denne gang til 1. oktober 2024. Bare én har sittet lenger: Joseph Luns, som var generalsekretær fra 1971 til 1984. USAs president Joe Biden hyllet Stoltenberg for hans «solide lederskap, erfaring og dømmekraft», og Ukrainas president Volodymyr Zelenskyj hyllet hans «personlige innsats for Ukraina».