按照北约成员国的“集体防卫原则”，理论上只要是北约成员国发起或参与的军事冲突，都可以视为北约参与的军事冲突。但实际上由北约成员国发起的军事冲突（主要是美国）有时并不经过北约组织、也没有其他北约成员国参与，另外也有一些军事冲突有多个北约成员国被卷入但并不以北约组织名义参与，在此暂不视为北约参与的军事冲突。自1949年4月北约建立至今，该组织独立或明确直接参与的军事行动如下：

波黑战争（1992年——1995年）。1993年4月12日，北约以执行联合国在波斯尼亚和黑塞哥尼亚上空建立禁飞区的决议为由，在波黑上空执行“禁飞巡逻”行动、并与塞族武装发生过交火。在“禁飞巡逻”期间，北约有一架“海鹞”攻击机、一架F-16C战斗机、一架G.222运输机、两架RQ-1无人机被击落，另有一架“幻影”2000战斗机、一架F/A-18C战斗机坠毁。

入侵南斯拉夫干涉科索沃问题（1999年）。1999年3月24日到6月10日期间，以美国为首的北约联军在未获得联合国许可的情况下对南斯拉夫发起空袭，造成南斯拉夫方面约1200人死亡、5173 人受伤、52人失踪，南斯拉夫军队损失约120辆坦克、220 辆装甲运兵车、450 门火炮和121 架飞机，另有1200到5700名平民因空袭丧生，总计损失达到296 亿美元。北约方面被击落3 架喷气式战机（包括一架F-117A）、2架直升机和21架无人机，另有3架作战飞机被击伤，此外还有2人因直升机事故受伤、3人被俘。当地时间1999年5月7日、北京时间1999年5月8日，美军悍然轰炸了中国驻南斯拉夫大使馆，3名记者在轰炸中牺牲。

阿富汗战争（2001年——2014年）。2001年9月11日，“基地”组织成员劫持民航客机对包括美国纽约世贸中心双子塔楼、五角大楼等建筑进行了自杀式袭击。事件发生后，美国于2001年10月7日以支持恐怖主义为名对决定对阿富汗塔利班组织发起军事打击，军事行动开始后北约参与了“阿富汗多国安全部队”，在扶持阿富汗新政府、为阿富汗国民军提供训练的同时，直接参与了一些对塔利班等组织的作战行动。

第二次伊拉克战争（2003年）。2003年3月20日，美国以伊拉克藏匿大规模杀伤性武器和支持恐怖主义为由，对伊拉克发动了目标推翻萨达姆政权的军事行动。在建立新政权、伊拉克国防军恢复建制之后，北约参与了对伊拉克新军和警察的培训。截止到2010年8月，有23个北约成员国参与了培训行动，但由于北约国家在“绿区”和部分军事基地驻扎人员，这在客观上也形成了北约在伊拉克的军事存在问题。

亚丁湾国际护航行动（2008年至今）。由于无力控制本国猖獗的海盗问题，索马里政府向国际社会求援、并开放在本土和领海范围内自由打击海盗的权限。2009年8月17日起，北约的“508任务编队”开始在亚丁湾执行护航任务。需要注意的是，在亚丁湾除北约编队外同时还存在欧盟护航编队（代号“465任务编队”）和美国为首的多国护航编队（代号“151联合任务编队”），三者之间并不存在隶属关系，也没有统一的指挥机构。

干涉利比亚国内冲突（2011年）。2011年2月，利比亚前政府同反政府派别发生武装冲突，随后法国从3月19日起对利比亚前政府军发起空中打击，3月20日包括美国、英国在内的多国联军开始空袭行动，空袭行动一直持续到10月份，期间规模最大时多国联军的空中力量超过200架军用飞机。需要注意的是，虽然北约直接插手了利比亚国内冲突、并持续进行空中打击，但北约国家对于这次行动的态度并不相同。意大利虽然对利比亚前政府宣战，但并没有参与军事打击，并于6月23日呼吁停火，但美、英、法对此持反对意见，这也是北约发起或参与的军事冲突中第一次出现公开的北约国家内部的立场矛盾