ნატო-ს გაფართოების პროცესი მიზნად ისახავს სტაბილურობისა და თანამშრომლობის ხელშეწყობას, ერთიანი და თავისუფალი ჩრდილოატლანტიკური სივცრის შენარჩუნებას, მშვიდობისათვის გაერთიანებასა და საერთო დემოკრტიული ღირებულებების ჩამოყალიბებას. ყველა გადაწყვეტილებას, რომელიც უკავშირდება სახელმწიფოს მოწვევას, გახდეს ალიანსის წევრი, იღებს ჩრდილოატლანტიკური საბჭო, ალიანსის წევრების კონსენსუსის საფუძველზე. ნატოს არაწევრი სახელმწიფო არ მონაწილეობს ამგვარი გადაწყვეტილებების მიღების პროცესში.

1949 წლიდან დღემდე ნატოს წევრი ქვეყნების რაოდენობა, გაფართოების რვა საფეხურის გავლით 12-დან 30 ქვეყანამდე გაიზარდა.

გაფართოების პირველი სამი საფეხური, რომლის დროსაც საბერძნეთი და თურქეთი (1952), დასავლეთ გერმანია (1955) და ესპანეთი (1982) წევრი ქვეყნები გახდნენ, ცივი ომის დროს მიმდინარეობდა, როდესაც გადაწყვეტილება მიიღებოდა სტრატეგიული მნიშვნელობის გათვალისწინებით.

ცივი ომის დასრულების შემდეგ ნატო-ს გაფართოების პროცესი ინტენსიური დებატების საგანი გახდა. ბევრი პოლიტიკური ანალიტიკოსი არ იყო დარწმუნებული, რომ გაფართოება სასურველ შედეგს მოიტანდა. ზოგიერთი შიშობდა, თუ როგორ აისახებოდა გაფართოების პოლიტიკა ალიანსის კავშირებსა და სოლიდარობაზე სხვა ქვეყნებთან, განსაკუთრებით რუსეთთან  ურთიერთობებზე. აღნიშნულის გათვალისწინებით 1995 წელს, ალიანსმა ჩაატარა სწავლება ნატო-ს გაფართოების შესახებ, რომლის საფუძველზეც 1997 წლის მადრიდის სამიტზე, გაწევრიანების მიზნით ალიანსმა ჩეხეთის რესპუბლიკა, უნგრეთი და პოლონეთი მოიწვია, ისინი ალიანსს 1999 წელს შეუერთდენენ. ეს ქვეყნები გახდნენ ვარშავის ხელშეკრულების ყოფილი ქვეყნებიდან პირველი ნატო-ს წევრი სახელმწიფოები.

1999 წლის ვაშინგტონის სამიტზე გაწევრიანების სამოქმედო გეგმა (Membership Action Plan  - MAP) შეიმუშავეს, რაც ალიანსში გაწევრიანების მსურველ ქვეყნებს შესაძლო წევრობისათვის მომზადებაში დაეხმარებოდა.

ბულგარეთი, ესტონეთი, ლატვია, ლიეტუვა, რუმინეთი, სლოვაკეთი და სლოვენია მოლაპარაკებების დაწყების მიზნით ალიანსის პრაღის სამიტზე 2002 წელს მიიწვიეს. ჩამოთვლილი ქვეყნები ალიანსს 2004 წელს შეუერთდნენ. აღსანიშნავია, რომ გაწევრიანების სამოქმედო გეგმას შვიდივე ქვეყანა ასრულებდა.

ალბანეთი და ხორვატია, რომლებიც ნატო-ში 2008 წლის აპრილში ჩატარებულ ბუქარესტის სამიტზე მიიწვიეს, ოფიციალურად კი ალიანსის წევრები 2009 წლის 1 აპრილს გახდნენ.

2015 წლის დეკემბრიდან, მონტენეგრო ნატო-სთან გაწევრიანების შესახებ მოლაპარაკებების პროცესში იყო, 2017 წლის 5 ივნისს კი 29-ე წევრი ოფიციალურად გახდა.

2020 წლის 27 მარტს ჩრდილოეთ მაკედონია ალიანსის 30-ე წევრი გახდა მას შემდეგ, რაც ათენსა და სკოპიეს შორის ისტორიული შეთანხმება მოხდა და სახელწოდებასთან დაკავშირებული დავა მოგვარდა.

ნატოს გაფართოების დინამიკა, ნათელი დასტურია იმისა, რომ ალიანსის ღია კარის პოლიტიკა და ახალი წევრების მიღების პროცესი კვლავაც გრძელდება.