Pada masa perjanjian dirundingkan, NATO telah mempunyai perjanjian perkongsian senjata nuklear rahsia dimana Amerika Syarikat membekalkan senjata nuklear untuk dilengkapkan, dan disimpan, dalam negara NATO lain. Ini kelihatannya sebagai tindakan mengembang senjata nuklear dan menyalahi Perkara I dan II perjanjian. NATO menyatakan secara dalaman bahawa Amerika Syarikat yang mengawal senjata dalam simpanan, dan tiada perpindahan senjata atau kawalan diberikan "kecuali dan sehingga keputusan dilakukan untuk berperang, dan pada mana perjanjian tidak lagi berkuat kuasa", dengan itu tiada perlanggaran NPT berlaku. Perjanjian ini dimaklumkan kepada beberapa negara, termasuk Kesatuan Soviet, yang merundingkan perjanjian. Tetapi kebanyakan negara yang menandatangani NPT pada 1968 tidak mengetahui mengenai perjanjian ini dan pemahaman pada masa itu.

Sehingga 2005 Amerika Syarikat masih membekalkan 180 bom nuklear taktikal B61 untuk kegunaan Belgium, Jerman, Itali, Belanda, dan Turki dibawah perjanjian NATO. Kebanyakan negara, dan Pergerakan Tidak-Sejajar (Non-Aligned Movement), kini mendakwa bahawa ini melanggar Perkara I dan II perjanjian tersebut, dan sedang mengenakan tekanan diplomatik bagi membatalkan perjanjian ini. Mereka menimbulkan bahawa juruterbang dan kakitangan lain bagi negara NATO "bukan-nuklear" yang berlatih mengendalikan bom nuklear AS., dan kapal terbang perang bukan U.S. yang telah diubah suai bagi menghantar bom nuklear AS. yang memerlukan pembabitan peralihan sebahagian maklumat teknologi teknikal bom nuklear.

Walaupun pendapat NATO bahawa ia dianggap sah disisi undang-undang, operasi waktu aman sebegitu melanggar kedua-dua matlamat dan semangat NPT. NATO percaya bahawa "kuasa nuklear terus memainkan peranan penting dalam menghalang peperangan, tetapi peranan mereka kini adalah lebih berdasarkan kepada politik."

India, Pakistan, Israel

Tiga negara - India, Pakistan, dan Israel - enggan menandatangani perjanjian tersebut. India dan Pakistan disahkan kuasa nuklear, dan Israel dipercayai secara meluas memiliki senjata nuklear, walaupun ia tidak diketahui menjalani ujian (lihat Daftar negara dengan senjata nuklear). Negara ini mendakwa bahawa NPT mencipta kelab "ada nuklear" dan sekumpulan lebih besar "tiada nuklear" dengan menghadkan permilikan sah senjata nuklear bagi negara yang mengujinya sebelum 1967, tetapi perjanjian tersebut tidak pernah menjelaskan di atas asas perbezaan sedemikian adalah sah.

India dan Pakistan telah mengumumkan kepada umum pemilikan senjata nuklear dan telah meletupkan peranti nuklear dalam ujian, India melakukannya dahulu pada 1974 dan Pakistan menurut kemudian pada 1998. India difahamkan memiliki bahan boleh belah lebih daripada 150 kepala peledak bagi India dan 80-120 bagi Pakistan. Israel telah memajukan senjata nuklear di tapak Dimona di Negev semenjak 1958, dan dipercayai telah memiliki stok imbalan antara 100 hingga 200 kepala peledak. Kerajaan Israeli enggan mengesah atau menafikan dakwaan ini, walaupun ini dianggap rahsia terbuka selepas pakar sains nuklear Israel Mordechai Vanunu membongkar program tersebut kepada Sunday Times British pada 1986.

Korea Utara

Korea Utara mengesahkan perjanjian, tetapi membatalkan tanda tangannya pada 2003 selepas pertikaian dengan pemeriksa mengenai pemeriksaan kemudahan nuklear yang tidak di isytiharkan. Pada Ogos 2004, menurut pengarang New York Times, pegawai perisikan Amerika Syarikat dan pakar bukan kerajaan memutuskan bahawa usaha mencegah pertambahan senjata nuklear di Iran dan Korea Utara telah gagal memperlahankan program pembangunan senjata mereka. (registration required)

Pada 10 Februari 2005, Korea Utara mengistiharkan secara terang-terangan bahawa ia mempunyai senjata nuklear dan menarik diri daripada perundingan enam pihak yang dihoskan oleh China untuk mencari penyelesaian diplomatik kepada isu tersebut. "Kami telah mengambil tindakan nekad dengan menarik diri daripada Perjanjian Tidak Meningkatkan Nuklear (Nuclear Non-proliferation Treaty) dan telah menghasilkan senjata nuklear bagi pertahanan diri bagi mengimbangi polisi tersembunyi pentadbiran Bush yang sentiasa cuba mengasing dan menekan DPRK," perutusan Menteri Luar Negara Korea Utara berkenaan isu tersebut. Perundingan enam pihak disambung pada Julai 2005, tetapi berehat pada 7 Ogos tanpa perkembangan baru. Pihak tersebut menyambung perundingan pada 29 Ogos.

Pada 19 September 2005, Korea Utara mengistiharkan bahawa ia bersetuju pada persetujuan awal. Di bawah persetujuan tersebut, Korea Utara akan melupuskan kesemua senjata nuklear dan kemudahan nuklear yang ada, menyertai semula NPT, dan menerima kembali pemeriksa IAEA. Isu rumit berkenaan belak reaktor air ringan bagi menggantikan program jana kuasa nuklear buatan tempatan Korea Utara, sebagaimana Kerangka Persetujuan 1994, dibiarkan tergantung bagi perbincangan masa hadapan. . Pada hari berikutnya Korea Utara menekankan pandangannya yang diketahui bahawa sehingga ia dibekalkan dengan reaktor air ringan ia tidak akan melupuskan senjata nuklearnya atau menyertai NPT semula..

Iran

Rencana utama: Program nuklear IranIran telah menandatangani NPT, tetapi sehingga 2004 disyaki oleh Amerika Syarikat sebagai melanggar perjanjian melalui program aktif bagi memajukan senjata nuklear. Agensi Tenaga Atom Antarabangsa sedang menyiasat. Iran menyatakan bahawa ia hanya ingin membangunkan jana kuasa nuklear.

Sesetengah pihak menegaskan bahawa simpanan gas dan minyak Iran yang banyak meragukan daya maju ekonomi kuasa nuklear awam semata-mata. Bagaimanapun teori ekonomi moden pula menyatakan bahawa pertimbangan yang berkaitan adalah "kos peluang" minyak. Hujahnya adalah dengan membakar minyak secara dalaman, Iran perlu melupakan peluang pendapatan yang boleh didapati hasil dari jualan minyak. Dengan analisis ini, Iran pada asasnya berhadapan dengan pilihan yang sama dalam membuat keputusan penggunaan minyaknya sebagai seorang pengimport minyak.