L'Ukraine entretient des relations avec l'OTAN depuis 1994. En réponse aux demandes formulées par le gouvernement ukrainien, notamment dans le cadre de la commission OTAN-Ukraine, l'OTAN a adopté plusieurs mesures concrètes depuis le début de la crise (qui s'ajoutent aux mesures décidées par les Alliés à titre bilatéral) : envoi d'experts civils dans le domaine des infrastructures critiques à Kiev ; renforcement du Bureau de liaison de l'OTAN à Kiev par des contributions nationales volontaires ; renforcement de la coopération de l'OTAN avec l'Ukraine dans le cadre du programme de partenariats de l'organisation (intensification des contacts politiques, formation à la défense, soutien à la réforme du secteur de la défense, facilitation de la participation de l'Ukraine aux activités de l'OTAN ouvertes aux partenaires). De nouvelles actions de coopération ont en outre été annoncées lors du sommet du pays de Galles des 3 septembre 2014, notamment la création de fonds fiduciaires, qui permettront à l'Ukraine de bénéficier de l'expertise des Alliés dans plusieurs domaines jugés prioritaires : commandement et contrôle, logistique, cyber défense, reconversion du personnel militaire. L'Ukraine n'a en revanche pas bénéficié d'équipements létaux, ni des mesures de réassurance prises par l'OTAN au profit de ses alliés orientaux, membres du Traité de l'Atlantique Nord.