Befälhavare sänkte flaggan under en ceremoni i Kabul - höja flaggan för det nya uppdraget som heter Resolute Support.
"Vi har lyft det afghanska folket ur förtvivlans mörker och gett dem hopp för framtiden", sade uppdragschefen Gen John Campbell.
Natos afghanska utplacering började efter attackerna mot USA 9/11.
Från och med den 1 januari kommer alliansens roll att övergå till ett i huvudsak utbildnings- och stöduppdrag för den afghanska armén.
Söndagens ceremoni var lågmäld - hölls inne i ett gymnasium på alliansen högkvarteret bort från allmänheten.
Ett militärt band som spelades som flagga för den internationella säkerhets- och biståndsstyrkan (Isaf) sänktes i närvaro av högre militär personal från båda sidor.
Gen Campbell avslöjade den nya flaggan och sade att uppdraget "kommer att tjäna som grundvalen för ett bestående partnerskap" mellan Nato och Afghanistan.
"Vi hedrar koalitionen och Afghanistan föll i denna mäktiga kamp, de som betalade priset för Afghanistans frihet", sade han och tillade: "Vägen framför oss förblir utmanande men vi kommer att triumfera."
När den USA-ledda Isaf-insatsen var som störst omfattade den mer än 130.000 personer från 50 länder.
Men från och med den 1 januari kommer det att föra samman omkring 12.000 män och kvinnor från Nato-allierade och 14 partnernationer.
Afghanistans säkerhet kommer helt och hållet att ligga i händerna på landets 350 000 afghanska soldater och poliser. Men Nato-allierade, tillsammans med många partnernationer, kommer att förbli att träna, ge råd och hjälpa dem," sade Natos generalsekreterare Jens Stoltenberg i ett uttalande.
Mer än tio år efter det att detta långa och dyra uppdrag inleddes är talibanerna fortfarande aktiva och har vunnit styrka genom att inleda ett antal attacker under de senaste månaderna, säger BBC:s Sanjoy Majumder i Kabul.
Detta år har varit det blodigaste i Afghanistan sedan 2001, då minst 4 600 medlemmar av de afghanska säkerhetsstyrkorna har dött i kampen mot talibanerna.
Det understryker de utmaningar som ligger framför de afghanska säkerhetsstyrkorna, säger vår korrespondent.
Nästan 3 500 utländska trupper har dödats sedan Nato-uppdraget inleddes.
Nato har formellt avslutat sitt 13-åriga stridsuppdrag i Afghanistan - vilket förebådar början på en ny stödfas för lokala afghanska trupper.