20世纪60年代，国际形势发生重大变化，随着更多国家加入“拥核俱乐部”，核不扩散议题开始受到广泛关注。1968年7月，在美、苏、英等世界主要大国牵头下，59个国家签署了《不扩散核武器条约》，美国说服伊朗也加入该条约。巴列维国王虽承诺放弃研发核武器，但他仍认为外部限制伊朗核活动是对其国家主权的侵犯。

1974年，巴列维国王成立伊朗原子能组织，并开始建设布什尔核电站，与此同时向更多国家，如法国、西德等寻求核技术援助。至1978年，伊朗与美国达成购买8座核反应堆的合同，但这些反应堆因伊斯兰革命的爆发一直未交付。尽管如此，伊朗已经掌握了利用核能的初步技术基础。

两伊战争后，伊朗核活动秘密重启

1978年至1979年，霍梅尼领导伊斯兰革命，推翻巴列维王朝。1979年2月，霍梅尼正式掌权，并于4月建立伊斯兰共和国，成为伊朗最高领袖。尽管霍梅尼对核技术持敌视态度，将其视为西方影响力的象征，但真正令伊朗核计划搁置的是1980年9月两伊战争的爆发。在长达8年的战争期间，伊朗将大量资源供应前线，伊拉克还对伊朗核基础设施进行袭击，尚未建成的布什尔核电站多次遭到轰炸。这一时期，西方国家也停止了与伊朗的核技术合作。

不过，从20世纪90年代初开始，伊朗发展核能力的愿望开始增强，这是因为两伊战争以及美国主导的海湾战争（1990年8月至1991年2月）让伊朗认识到加强军事威慑力的重要性。当时正值苏联解体初期，伊朗向俄罗斯寻求技术援助。1995年，俄伊就继续建设布什尔核电站签署合同，计划1999年完工，但受各种因素影响，直至2011年该电站才正式投入使用。与此同时，伊朗还向巴基斯坦寻求技术援助。巴基斯坦也曾通过“和平利用核能”计划在发展核技术方面得到美国的支持。