Принятие в 2002 году в НАТО, вопреки дипломатическим усилиям России, семи восточноевропейских стран, в том числе Эстонии, Латвии и Литвы, Путин воспринял, по оценке «Ведомостей», как «личное предательство» со стороны президента США Джоржа Буша и премьер-министра Великобритании Тони Блэра, которых Путин к тому времени считал своими друзьями и с которыми усиленно налаживал партнерские отношения. В мемуарах Блэра реакция Путина на расширение НАТО характеризуется как обида: «Владимир пришел к выводу, что американцы не отводят ему то место, которое он заслуживает». Спустя 12 лет, в Крымской речи, Путин отметил: «Нас раз за разом обманывали, принимали решения за нашей спиной, ставили перед свершившимся фактом. Так было и с расширением НАТО на восток, с размещением военной инфраструктуры у наших границ. Нам все время одно и то же твердили: “Ну, вас это не касается”».
По оценке самого Путина, данной им на пресс-конференции в ЦМТ 20 декабря 2012 года, российско-американские отношения испортились после вторжения войск США в Ирак в 2003 году и возникших на этой почве разногласий. Со второй половины 2000-х годов в публичных выступлениях, в том числе на международном форуме в Мюнхене, Путин выражал недовольство военными аспектами американской внешней политики и проявлял опасения по поводу «ничем не сдерживаемого, гипертрофированного применения силы» и навязывания Соединенными Штатами своего видения миропорядка другим государствам. На Мюнхенской конференции по вопросам политики безопасности 10 февраля 2007 года Путин сформулировал возражения на размещение американских военнослужащих и элементов американской системы противоракетной обороны в Восточной Европе, в Польше и Чехии, а также относительно милитаризации космоса. Несмотря на протесты Путина, приостановить американские планы развертывания ПРО неподалеку от границ России в последующие годы не удалось. Размещение же американской системы ПРО в Восточной Европе, по мнению Путина, грозит обнулить российский ракетно-ядерный потенциал, что требует реагирования. В феврале 2012 года в качестве ответной меры в Калининградской области начались приготовления к размещению там ракетных комплексов «Искандер» 9К720, оснащенных баллистическими ракетами малого радиуса действия (до 500 км). Эти ракеты способны долететь до польского города Мысленице (в южном направлении), а в западном направлении – до чешских Судет и до Берлина.
15 февраля 2007 года Путин принял неожиданное решение о назначении министром обороны РФ гражданского чиновника – впервые в истории советских и российских Вооруженных сил. Назначая Анатолия Сердюкова, Путин пояснил, что в условиях реализации программы развития и перевооружения Вооруженных сил РФ, связанной с расходованием огромных бюджетных средств, «нужен человек с опытом работы в сфере экономики и финансов».
В конце 2006 – начале 2007 года Путиным был согласован и утвержден план силового ответа на случай вторжения Грузии в Южную Осетию. 7 и 8 августа 2008 года Дмитрием Медведевым и Владимиром Путиным было принято совместное решение о начале «военной операции по принуждению Грузии к миру».
Новая трещина в российско-американских отношениях возникла в начале 2011 года, когда премьер Путин сравнил военную операцию Запада в Ливии с крестовым походом. При этом Путин подверг критике резолюцию СБ ООН по Ливии (при голосовании Россия воздержалась, но не использовала права вето), назвав ее «неполноценной и ущербной». В прессе тогда появилась информация о разногласиях между премьером Путиным и президентом Медведевым по ключевому военно-политическому вопросу, а позиция России была охарактеризована как «двусмысленная». 4 февраля 2012 года при голосовании в Совбезе ООН по подобной резолюции по Сирии Россия использовала право вето.
6 ноября 2012 года Путин назначил министром обороны РФ Сергея Шойгу. При назначении он заявил, что новым министром обороны должен стать человек, который «сможет обеспечить выполнение гособоронзаказа и грандиозных планов по перевооружению армии».
