Литва стала полноправным членом НАТО спустя почти четырнадцать лет после восстановления своей независимости. Это случилось 29 марта 2004 года, когда она вместе с другими прибалтийскими государствами, а также Болгарией, Румынией, Словакией и Словенией была принята в альянс.
Путь вступления Литвы в Североатлантический союз начался 17 ноября 1990 года, когда в Брюсселе было открыто Балтийское информационное бюро, которое, несмотря на отсутствие официального дипломатического статуса (Литва была еще не признана международным сообществом) стало налаживать отношения с НАТО и Европейским союзом.
В декабре 1991 года Литва вместе с Латвией и Эстонией присоединилась к Совету североатлантического сотрудничества, и уже в январе 1992 года было создано официальное представительство Литвы в Брюсселе по связям с Европейским сообществом и по делам НАТО.
В декабре 1993 года президенты прибалтийских государств заявили о своем стремлении вступить в НАТО, членство в которой отвечало бы их интересам безопасности. Несколько дней спустя парламент Литвы принял резолюцию с призывом вступить в Североатлантический союз. 27 января 1994 года Литва присоединяется к программе «Партнерство ради мира» (ПРМ) и подписывает соответствующий рамочный документ в штаб-квартире НАТО.
В январе 1998 года президенты США, Латвии, Литвы и Эстонии подписывают в Вашингтоне американо-балтийский Устав. Главная цель этого документа – оказать всестороннюю поддержку процессу интеграции прибалтийских государств в альянс.
В мае 2000 года создается так называемая Вильнюсская группа, в составе девяти государств, стремящихся к членству в НАТО. Деятельность этой группы, членом которой являлась Литва, была нацелена на практическое сотрудничество, обмен информацией и лоббирование своих интересов в столицах государств альянса.
В 2002 году, на пражском саммите НАТО, Литва (вместе с другими кандидатами) была приглашена к началу переговоров о вступлении в Североатлантический союз. В 2003 году министр иностранных дел Литвы направил генеральному секретарю НАТО письмо, в котором выражалась готовность Вильнюса принять все обязательства, содержащиеся в тексте Североатлантического договора и выполнять требования, предъявляемые к членству в НАТО. 29 марта 2004 года премьер-министр Литовской республики вручил госсекретарю США ратификационные грамоты к Вашингтонскому договору. После этого Литва стала полноправным членом альянса. Необходимо отметить, что на тот момент более шестидесяти процентов литовцев положительно оценивали вступление Литвы в НАТО.
С момента присоединения к программе ПРМ Литва принимала активное участие в миротворческой деятельности, предусмотренной данной программой. Уже с 1994 года литовские военнослужащие привлекались к выполнению миротворческих задач в Хорватии, Боснии и Герцеговине. С 2002 года подразделения ВС этой страны принимают участие в операции в Афганистане в составе Международных сил содействия безопасности НАТО. В настоящее время в Афганистане находится около 240 литовских военнослужащих, из них около 150 человек несут службу в провинции Гор. В планах руководства военного ведомства намечается сокращение количества военнослужащих Литвы, находящихся в Афганистане. Это будет выполнено за счет передачи ответственности по восстановлению провинции Гор местным властям до конца 2013 года. Помимо этого военнослужащие и гражданские лица Литвы принимают участие в операциях НАТО в Ираке и Косово (KFOR). В Вильнюсе считают, что участие Литвы в международных операциях укрепляет статус этой страны как надежного и активного члена альянса.
Являясь членом НАТО, Литва проводит работу по модернизации своих вооруженных сил в соответствии со стандартами альянса. Для этого она была вынуждена тратить огромные суммы для оснащения своих подразделений новейшими образцами техники и вооружения. Однако мировой финансовый кризис затруднил выполнение этой задачи. В настоящее время на оборону Литва выделяет около одного процента от ВВП, что крайне мало. Нехватка финансовых средств сказывается и на комплектование личным составом вооруженных сил страны, которые с 2008 года пополняются только за счет контрактников. В результате этого недобор в 1000 человек стал обычным явлениям для ВС Литвы.
Сегодняшние стратегические цели Литвы - совершенствовать оборонные планы, а также быть в готовности принять помощь НАТО, если таковая понадобится. Такую помощь она уже принимает в виде постоянной миссии воздушной полиции НАТО, базирующейся на аэродроме Зуокняй в районе Шяуляй. В рамках этой мисси самолеты альянса, на ротационной основе, осуществляют патрулирование воздушного пространства стран Балтии. В этот проект уже было инвестировано около 120 миллионов литов. Был выполнен ряд работ по ремонту и реконструкции взлетно-посадочной полосы, подъездных путей, светотехнического оборудования, средств связи. Аэродром Зуокняй, после модернизации ВПП, способен принимать самолеты стратегической, тяжелой военно-транспортной авиации, а также самолеты дальнего радиолокационного обнаружения и управления «АВАКС» НАТО. Литва принимает активное участие в многосторонних учениях, проводимых в регионе под эгидой НАТО и ЕС, в частности таких как "Янтарная надежда”.
В Литве по-прежнему сильны антироссийские настроения, которые еще более усилились после войны России с Грузией в 2008 году. По этой причине Вильнюс неоднократно предлагал свою территорию для размещения на ней оружия, направленного против России. Ярким примером этого является недавнее предложение руководства прибалтийского государства разместить в Литве элементы системы ЕвроПРО.