14 февраля 1994 года Республика Казахстан стала 121-м членом Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ). 26 июля 1994 года в Алматы было подписано Соглашение между Республикой Казахстан и МАГАТЭ о применении гарантий в связи с Договором о нераспространении ядерного оружия.
В соответствии с Соглашением о применении гарантий вся ядерная деятельность в Казахстане поставлена под гарантии МАГАТЭ. Регулярно проводятся инспекции МАГАТЭ на ядерных объектах Казахстана, целью которых является проверка и подтверждение количества ядерных материалов и ядерной деятельности, официально заявленных страной.
Казахстан является участником Конвенции по ядерной безопасности, Объединенной конвенции о безопасном обращении с отработанным топливом и о безопасном обращении с радиоактивными отходами, Конвенции о физической защите ядерного материала, Конвенции об оперативном оповещении о ядерной аварии, Конвенции о помощи в случае ядерной аварии или радиационной аварийной ситуации, Венской конвенции о гражданской ответственности за ядерный ущерб.
6 февраля 2004 года в Вене был подписан Дополнительный протокол к Соглашению между Казахстаном и МАГАТЭ о применении гарантий, который был ратифицирован 19 февраля 2007 года и вступил в силу 9 мая 2007 г.
Важным направлением сотрудничества с МАГАТЭ является функционирование Банка низкообогащенного урана (НОУ) МАГАТЭ на территории Казахстана. 27 августа 2015 года в Астане состоялась церемония подписания документов по созданию БНОУ МАГАТЭ в РК, в которой принял участие покойный Гендиректор МАГАТЭ Ю.Амано. 29 августа 2017 года состоялась церемония открытия здания БНОУ МАГАТЭ в РК.
В рамках программы технического сотрудничества с МАГАТЭ Казахстаном осуществляется 63 проекта (11 национальных, 46 региональных и 6 межрегиональных) по внедрению современных ядерных технологий в медицину (борьба с раком), сельское хозяйство (увеличение урожайности, очистка воды, продовольственная безопасность), перевод земель территории бывшего Семипалатинского полигона в хозяйственный оборот и др.
На постоянной основе осуществляется обмен визитами между Генеральным директор МАГАТЭ и руководством Министерств иностранных дел, энергетики и АО НАК «Казатомпром».
В октябре 2020 года в Нур-Султане заместитель Министра иностранных дел РК Е.Ашикбаев встретился с заместителем Гендиректора МАГАТЭ Массимо Апаро и обсудил круг вопросов сотрудничества по проверкам и гарантиям.
В сентябре 2022 года Вице-министр энергетики РК Ж.Нурмаганбетов провел встречу Генеральным директором МАГАТЭ Р.Гросси в ходе участия в 66-сессии Генеральной конференции МАГАТЭ в Вене. Стороны обсудили предстоящую Миссию МАГАТЭ по комплексному обзору ядерной инфраструктуры (INIR-follow up) в первом квартале 2023 года.
Ежегодно в сентябре проходят сессии Генеральной конференции МАГАТЭ, в которых принимает участие более 2500 представителей из всех государств-членов Агентства, международных и неправительственных организаций. В работе Генеральной конференции регулярно принимает участие делегация Казахстана во главе с Министром энергетики РК. В состав казахстанской делегации также входят представители МИД РК, АО НАК «Казатомпром», Национального ядерного центра и других организаций.
В рамках Генконференции глава казахстанской делегации выступает о вкладе нашей страны в укрепление режима нераспространения ядерного оружия, о состоянии и перспективах сотрудничества между РК и МАГАТЭ в сфере мирного использования ядерной энергии. На площадке Генеральной конференции МАГАТЭ казахстанской делегацией вносятся проекты резолюций и проводятся сайд-ивенты по различным важным для Казахстана вопросам.