Парламентський вимір співробітництва України з НАТО складається з трьох елементів – це співпраця Верховної Ради України (ВРУ) з Парламентською асамблеєю НАТО (далі – ПА НАТО), законодавче забезпечення питань, пов'язаних з відносинами між Україною та НАТО, а також парламентський контроль за реалізацією законодавчих рішень щодо інтеграції України в євроатлантичний безпековий простір, досягення критеріїв, необхідних для набуття членства в НАТО.
У Парламентській асамблеї НАТО Україна представлена Постійною делегацією Верховної Ради, яка з травня 1992 року має статус асоційованого члена. Члени Постійної делегації ВРУ щороку беруть участь у сесіях ПА НАТО, які, як правило, відбуваюся весною та восени.
Роль Асамблеї у розвитку відносин з Верховною Радою України визначена у Хартії про особливе партнерство від 1997 року, в якій міститься заклик до розширення діалогу та співпраці між Парламентською асамблеєю та Верховною Радою України. Особлива увага надається допомозі у досягненні головної мети ПЗМ – впровадженню демократичного контролю над збройними силами. При цьому Асамблея доповнює роботу Альянсу в рамках Ради євроатлантичного партнерства (РЄАП) та Програми "Партнерство заради миру" (ПЗМ). Метою такої діяльності ПА НАТО є надання інформації та рекомендацій, які допомагатимуть парламентам країн-партнерів ефективніше впливати на розвиток оборонної політики у своїх країнах і забезпечувати реальний демократичний контроль над їх збройними силами.
Основоположним нормативним документом у сфері співробітництва Україна-НАТО стала Постанова ВРУ від 21 листопада 2002 р. «Про рекомендації парламентських слухань про взаємовідносини та співробітництво України з НАТО», у якій Верховна Рада вперше в історії України висловила свою підтримку курсу на набуття Україною повноправного членства в НАТО.
У 2005 році з ініціативи української сторони керівниками постійних делегацій України, Грузії та Азербайджану було підписано Декларацію про спільні дії у сфері євроатлантичної інтеграції.
Парламентський контроль за реалізацією стратегії євроатлантичної інтеграції здійснюється Верховною Радою України як самостійно, так і спільно з ПА НАТО. На двосторонньому рівні такий контроль забезпечувався створеною в листопаді 2000 року відповідно до положень Хартії про особливе партнерство між Україною і НАТО Спільною моніторинговою групою ВРУ і ПА НАТО. В березні 2003 р. ця група була реорганізована у Міжпарламентську Раду Україна-НАТО. Основним завданням Ради є парламентське сприяння належному виконанню Річної національної програми, а також аналіз її імплементації. Засідання Міжпарламентської ради проводяться двічі на рік по черзі в Брюсселі та у Києві.
ПА НАТО разом з іншими структурними підрозділами Альянсу та Женевським Центром демократичного контролю за збройними силами організовує низку семінарів для українських парламентарів з різних аспектів цивільного контролю за збройними силами.
Важливим інформаційним компонентом співробітництва в рамках ПА НАТО є програма Роуза-Рота, мета якої ознайомлення громадськості і держав-партнерів НАТО з цілями та діяльністю Альянсу шляхом проведення семінарів, конференцій, інших форумів. Головним завданням програми є проведення семінарів, конференцій, інших форумів, пов’язаних із проблематикою країн Центральної та Східної Європи. Як правило, тематика цих заходів стосується цивільно-військових аспектів співробітництва, зокрема, демократичного контролю над збройними силами як всередині Альянсу, так і у відносинах з країнами-партнерами. Мета семінарів та конференцій полягає в інформуванні їх учасників про необхідність залучення парламентів до процесів планування у галузі оборони, формування бюджету та реформування збройних сил.
Іншим компонентом програми є залучення фахівців з країн Центральної та Східної Європи до роботи у Міжнародному секретаріаті Асамблеї. З цією метою щорічно проходять загальноосвітні та інформаційні програми для співробітників секретаріатів національних парламентів цих країн.
Політичний діалог на парламентському рівні охоплює доволі актуальні питання порядку денного співробітництва Україна-НАТО, зокрема, ролі і місця України у сучасній європейській системі безпеки, регіональної безпеки, співробітництва у сфері оборони та воєнної реформи, реагування на випадки надзвичайних ситуацій, зміцнення демократичних виборчих інституцій, верховенства права тощо.
На сьогоднішній день парламентське співробітництво України з НАТО розвивається, в цілому, динамічно, свідченням чого є активні контакти між Верховною Радою України і НАТО на високому рівні під час двосторонніх візитів, регулярна участь Постійної делегації ВРУ у заходах ПА НАТО, діяльність Міжпарламентської ради Україна-НАТО, організація парламентських круглих столів Україна-НАТО тощо.
На пленарному засіданні Весняної сесії ПА НАТО у Вільнюсі 30 травня 2014 року було одноголосно ухвалено «Декларацію на підтримку України». Зазначений документ став основою Резолюції ПА НАТО №411 на підтримку суверенітету та демократії України, яку було схвалено на пленарному засіданні Осінньої сесії ПА НАТО в Гаазі (24 листопада 2014 р.). Декларація стала одним з найрішучіших публічних виступів міжнародної спільноти на підтримку України та засудження агресії РФ, її вторгнення на суверенну територію нашої держави, окупації східних територій та незаконної анексії Криму.
Під час весняної сесії ПА НАТО у 2015 році у Будапешті ПА НАТО схвалила Декларацію «Щодо розширення НАТО», у якій визнала відновлення Україною курсу на євроатлантичну інтеграцію та закликала українські Уряд та Парламент докладати усіх зусиль для реформування нашої держави у відповідності до демократичних євроатлантичних стандартів.
На осінній сесії 2015 року у м. Ставангер (Норвегія) ПА НАТО схвалила резолюцію «Про солідарність з Україною».
Делегація Верховної Ради України на чолі з заступником Голови ВРУ Р.В.Кошулинським взяла участь у засіданні Постійного комітету ПА НАТО (4-6 квітня 2014 р., м. Рига). Як правило, представники країн, які не є членами НАТО, не запрошуються на засідання Постійного комітету ПА НАТО. Водночас, з огляду на початок військової агресії РФ проти України, керівництвом Асамблеї було прийнято рішення включити до порядку денного заходу обговорення питання ситуації в нашій державі та запросити на нього українських представників.
Свою послідовну підтримку територіальній цілісності України, її незалежності, суверенітету та прагненню йти шляхом демократичних реформ, керівництво ПА НАТО неодноразово виголошувало у заявах. Засудження агресивної політики Росії по відношенню до нашої держави, незаконна анексія Криму, а також заклики до більш жорстких санкцій з боку ЄС та НАТО були головними сигналами у промовах високопосадовців ПА НАТО.
З метою додаткової демонстрації підтримки нашої держави, у тому числі її євроінтеграційних прагнень, після підписаної Угоди про асоціацію з ЄС, делегація ПА НАТО на чолі з її Президентом Х.Бейлі відвідала Україну (24 липня 2014 р.) і провела зустрічі з Головою Верховної Ради України О.В.Турчиновим та Прем’єр-міністром України А.П.Яценюком.
Готовність продовжувати активний діалог з Верховною Радою України, непохитну підтримку з боку Парламентської асамблеї НАТО територіальної цілісності України, її політичної незалежності та демократичного шляху розвитку висловив й Президент ПА НАТО Майкл Тернер (американський конгресмен, обраний на посаду Президента ПА НАТО у листопаді 2014 р.) Свій перший закордонний візит у якості Президента ПА НАТО М.Тернер здійснив до Києва 15-16 грудня 2014 року. У листопаді 2018 року на щорічній сесії Асамблеї у Галіфаксі новим Президентом ПА НАТО було обрано британського депутата Мадлен Мун.
Члени Парламентської асамблеї НАТО беруть участь у моніторингу ходу виборів в Україні у якості міжнародних спостерегачів.
9 жовтня 2017 р. у ході пленарного засідання Асамблеї була схвалена резолюція «Стабільність та безпека у Чорному морі», підготовлена спеціальним доповідачем У.Шмітд, Комітет з питань цивільного виміру безпеки. У документі, серед іншого, наголошується, що Асамблея сприятиме політичним рішенням, які стосуються подальших кроків на шляху імплементації рішень бухарестського саміту 2008 року.
Окрім того, ПА НАТО прийняла пропозицію української сторони і вперше 22-25 травня в Україні пройде щорічна Весняна сесія ПА НАТО 2020 року.