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冷战结束后的两类事态推动了核安全全球治理在两个方向上的强化：一是海湾战争后在对伊拉克的视察、对朝鲜和南非核活动的核实过程中，国际原子能机构获得了经验和教训。这三个事件推动国际原子能机构强化保障监督能力， [26] 推动多边出口管制机制加强对涉核物项出口的管控。二是苏联解体构成的核设施、核材料、核技术失控风险，这推动国家间展开实质性合作，加强核安保。
首先，国际原子能机构不断强化保障监督措施和手段。《不扩散核武器条约》赋予国际原子能机构保障监督核能和平利用的权力，并要求缔约国与国际原子能机构签署保障监督协定。 [27] 1972年，国际原子能机构根据《不扩散核武器条约》的要求通过了一份有关国际原子能机构与各国之间缔结保障监督协定的结构和内容的文件（INFCIRC/153）。 [28] 无论是《不扩散核武器条约》规定还是国际原子能机构有关保障监督的要求，理论上条约的无核武器缔约国均应该将其所有核设施、核材料、核活动进行申报并纳入保障监督的范围。国际原子能机构默认所有缔约国会如实申报所有核设施、核材料、核活动，因而仅对申报的核设施、核材料进行保障监督。
海湾战争结束后，国际原子能机构对伊拉克进行视察，发现伊拉克曾经实施过一项生产核武器用浓缩铀的秘密计划，这意味着伊拉克并没有将其所有核材料置于保障监督之下。随后，国际原子能机构对朝鲜提交的报告进行核实时，发现朝鲜提交的材料信息完整性值得质疑。 [29] 同一时期，国际原子能机构在核实南非非常复杂的核活动时，曾经面临很大困难，但得到了南非的充分合作。这三个事件推动国际原子能机构强化全面保障监督规定。1992年，国际原子能机构理事会确认了全面保障监督的范围不限于当事国已申报的核材料，而是包括应受保障监督的所有核材料；当国际原子能机构为履行保障监督协定所赋予的责任而需要更多信息时，它有权对该国领土内，或在其控制下的人和场所进行特别视察；国际原子能机构有权与联合国安理会保持接触，以强制执行保障监督协定等。 [30] 强化保障监督体系的努力在1995年《不扩散核武器条约》审议和延长大会上得到了重申；1996年，国际原子能机构开始执行全面保障监督所规定的措施。1997年5月，有关保障监督的《附加议定书》（Additional Protocol）获得国际原子能机构理事会核准并发布。《附加议定书》扩大了国际原子能机构保障监督的范围和权限，包括接触所有燃料循环有关的信息、有关的核设施、相关的研发信息、敏感技术制造与出口的信息，以及相关场所的准入权力、对已申报场所外的环境进行取样等。 [31]
国际原子能机构加强保障监督体系的同时，多边出口管制机制也强化了涉核物项的出口管制。桑戈委员会根据技术的进步和形势变化评估、更新、补充了其“触发清单”，强化了对涉核物项的出口管制规则，其中三次比较重要的修改都发生在20世纪90年代。1990年2月，桑戈委员会澄清了气体扩散法与同位素分离工厂设备的关系；1994年，进一步澄清了铀浓缩部分，修改了“主冷却剂泵”的条目，同一年就批量非核用途的源材料（source material）所应采用的保障监督程序达成谅解；1996年，澄清了不太敏感的“触发清单”条目。 [32] 委员会成员国还同意交换有关向非《不扩散核武器条约》成员国进行实际出口或者发放出口许可的信息。在1999年和2000年的会议中，委员会也更新了“触发清单”。
同一时期，核供应国集团强化了核材料和技术的出口管制措施，新增了两用品出口管制措施。 [33] 1990年《不扩散核武器条约》审议大会上，审议条约第三条的委员会提出了强化核材料和技术出口的推荐意见，包括成员国改善措施，防范核技术转用于发展核武器、成员国协调一些条约未限制但可能导致扩散的材料出口、无核国家接受国际原子能机构全面保障监督作为出口或者转让核材料及核技术的前提条件等。核供应国集团很快做出响应，于1992年将全面保障监督作为出口的前提条件。海湾战争结束后，国际原子能机构发现伊拉克曾经致力于获取核供应国集团“转让准则”之外的两用物项用于核武器项目，这推动核供应国集团起草两用物项的“准则”。1992年，核供应国集团建立了涉核两用设备、材料和技术的“转让规则”和“触发清单”，进一步防范涉核两用设备、材料和技术的非和平利用。不仅如此，核供应国集团还将无核国家接受国际原子能机构全面保障监督作为出口“触发清单”上两用物项的前提。
除了国际原子能机构、桑戈委员会和核供应国集团这些制度建设外，美俄在20世纪90年代展开了具有实质意义的核安保双边合作。如前所述，冷战结束之初，美国致力于防范独联体国家的核武器、核材料被窃取、被出售或者被使用，《1991年降低苏联核威胁法》后来得到布什总统和克林顿总统的鼎力支持，成为一项持续多年的合作削减威胁项目（Cooperative Threat Reduction Program，CTR）。美国向俄罗斯和其他独联体国家提供的援助涵盖了材料保护、控制和衡算项目、对核弹头的保护、对武器级材料及其设施的保护、对民用核设施的安全升级、协助这些国家建立核安保体系等， [34] 具体内容包括：美国协助俄罗斯将核弹头运输到拆解核弹头的地点或者强化存放地点的安保、协助俄罗斯将武器级高浓铀运送到裂变材料处置点、升级俄罗斯核武器存储地点的安保体系、培训独联体国家的技术人员以加强核安保、协助独联体国家回收以前出口的浓缩铀、建立科学技术中心以帮助独联体国家的核科学家从研制核武器转为发展民用和商用技术、协助独联体国家加强边境管控等。 [35] 美国与独联体国家之间的多重合作有效防范了核材料的流失、核科学家的流失乃至核武器的失窃。
冷战结束后的第一个十年，无论是以美国为代表的西方还是整个国际社会，核心的关切是横向核扩散，亦即核武器、核材料、核技术及其两用品向无核国家的扩散，而国际原子能机构在伊拉克和朝鲜的发现与遭遇强化了这种认知。因此，国际原子能机构强化了保障监督，推动通过了《附加议定书》；桑戈委员会根据形势变化不断评估、更新、补充其“触发清单”，强化对涉核物项的出口管制规则；核供应国集团则新增对两用品的“转让准则”和“触发清单”。所有这些努力都是针对国家行为体，对核恐怖主义的担忧并没有提升到国际议程。