Az atomfegyvermentes övezetek létrehozásának gondolata az 1950-es években merült fel: 1957-ben Adam Rapacki lengyel politikus és diplomata vetette fel először Közép-Európa denuklearizálásának tervét.
E zónákat egyes államcsoportok szabad, szuverén döntéssel, nemzetközi szerződések által hozzák létre, legitimitásukat az 1970-től hatályos atomsorompó egyezmény VII. cikkelye adja. Legfőbb céljuk egy adott területen a nukleáris fegyverek teljes kiiktatása – amelyet folyamatosan ellenőriz egy e célra létrehozott regionális, vagy egy kiválasztott nemzetközi szervezet –, ezen túl azonban minden szerződés sajátos szabályozásokat ír elő.
Jelenleg öt regionális nukleáris fegyvermentes övezet létezik a világon, amelyek lefedik a Föld déli féltekéjét, egyben népességének megközelítőleg negyven százalékát: a latin-amerikai, a dél-csendes-óceáni, a délkelet-ázsiai, a közép-ázsiai, illetve az afrikai. Ezek mellett azonban feltételen meg kell említeni az úgynevezett res communis omnium usus (mindenki által szabadon használható) területeket, mint a tenger-és óceánfenék, a világűr (beleértve az égitesteket is), illetve az Antarktisz, amely először került szabályozás alá 1961-ben. Ezeken szintén tiltott a nukleáris fegyverek fejlesztése, állomásoztatása, birtoklása, valamint a velük való kísérletezés.
A legelső, már lakott területről rendelkező zóna a latin-amerikai volt, amelyet 1967-ben hívott életre a Tlatelolcoi szerződés. Az ötlet 1959-ben Costa Ricaban született meg, azonban csak a kubai rakétaválság indította be ténylegesen a folyamatot. Jelenleg harminchárom csatlakozott állama van, amelybe a Karib-térség országai is beletartoznak. A szerződés egyik egyedi jellemzője, hogy nem tiltja a nukleáris fegyverek áthaladásának tilalmát. A verifikáció, azaz a szerződésben foglaltak ellenőrzése is rendhagyó módon történik: a Nemzetközi Atomenergia-ügynökség helyett egy külön erre a célra létrehozott szervezet, az OPANAL végzi.
A dél-csendes-óceáni övezet tervét 1983-ban Ausztrália terjesztette elő, elsősorban az Amerikai Egyesült Államok, Franciaország és az Egyesült Királyság által a térségben végzett számos nukleáris kísérleti robbantásra adott válaszként. A Rarotonga-egyezményt 1985. augusztus 6-án, Hirosima lebombázásának negyvenedik évfordulóján nyitották meg aláírásra. A következő évben hatályba lépő szerződést jelenleg 13 állam ratifikálta, azonban továbbra is nyitva áll a csatlakozni kívánók előtt. A nukleáris energia békés célú felhasználásáról sokkal szigorúbban rendelkezik az átlagosnál, illetve tiltja a térségben korábban jellemző nukleáris hulladékok tengerbe süllyesztését is.
A délkelet-ázsiai nukleáris fegyvermentes övezet létrehozását késleltette, hogy a hidegháború alatt a térség a nagyhatalmi szembenállás egyik fő színtere volt. Előzményének tekinthető a Béke, Szabadság és Semlegesség Övezete, amelyet 1975-ben öt állam hozott létre. A zónát életre hívó 1995-ös Bangkok-egyezmény jelenlegi tíz érintett állama közül egyik sem rendelkezett korábban nukleáris fegyverrel. Az egyezmény szerint az államok saját hatáskörben döntenek arról, hogy engedélyezik-e területükön a nukleáris fegyverek áthaladását, illetve az azzal felszerelt hajók kikötését.
A közép-ázsiai nukleáris fegyvermentes övezet jött létre legkésőbb, az első zónaként, amely teljesen az északi féltekén fekszik. A 2006-os Szemipalatyinszk-egyezmény alapján (amely 2009-ben lépett hatályba) csupán öt tagállama van: Kazahsztán, Kirgizisztán, Tádzsikisztán, Türkmenisztán és Üzbegisztán. Tagsága korlátozott, nem teszi lehetővé más államok csatlakozását. A névadó kazah város mellett volt megtalálható a Szovjetunió – ugyanilyen elnevezésű – első és egyben legnagyobb nukleáris kísérleti telepe, amely elsősorban oka a minden korábbinál szigorúbb szabályozásnak.
Az afrikai nukleáris fegyvermentes övezetet létrehozó Pelindaba-egyezmény 13 évvel azután lépett hatályba, hogy megnyitották aláírásra. Az ötvenegy aláíró közül csak negyvenhárom állam ratifikálta, köztük a Dél-Afrikai Köztársaság, amely a csatlakozás érdekében mondott le meglévő nukleáris fegyveréről. Az egyezmény egyedi vonása, hogy bejelentési kötelezettséget ír elő minden olyan létesítmény vonatkozásában, amely nukleáris robbanószerkezet vagy fegyver gyártására alkalmas lehet, egyben kiköti az egyezmény más részes államai hasonló létesítményeinek meg nem támadását.
Mongólia egyállamos zónaként szintén az atomfegyvermentes területek közé sorolható, illetve számos tervezet született az évek alatt – például az Arktisz, a Közel-Kelet vagy Korea vonatkozásában – amelyek közül többről folyamatosan zajlanak a tárgyalások.
