Afin d’optimiser son action, la France s’est engagée simultanément dans des programmes multilatéraux et bilatéraux.

Dans un cadre multilatéral, la France participe notamment :

• Au fonds NDEP (Northern Dimension Environmental Partnership), qui finance des projets liés au démantèlement de sous-marins nucléaires et au traitement des sites correspondants ;
• À la réhabilitation du site de Tchernobyl, en Ukraine, au travers de deux fonds dédiés.

La France développe également des coopérations bilatérales, en premier lieu avec la Russie :

• Dans le domaine nucléaire, l'accord-cadre pour un programme multilatéral environnemental dans le domaine nucléaire en Fédération de Russie (MNEPR) a été ratifié par la France le 5 janvier 2005. Un accord d'application a été signé entre le CEA et Rosatom le 14 février 2006. Cet accord permet d’encadrer nos coopérations en fournissant aux intervenants les garanties nécessaires à la bonne exécution des programmes.
• Un accord intergouvernemental franco-russe, signé le 14 février 2006 et entré en vigueur le 25 avril 2007, organise la coopération dans le domaine de la destruction des armes chimiques. Un accord d'application entre le CEA et MINPROMTORG (département du ministère de l'industrie) a été signé le 4 juillet 2007.

La coopération dans le domaine biologique est mise en place par l’intermédiaire du Centre international pour les sciences et la technologie de Moscou (CIST) et le Centre international pour les sciences et la technologie de Kiev (STCU).

La gestion opérationnelle des coopérations bilatérales a été confiée au CEA, en liaison avec le Secrétariat Général pour la Défense et la Sécurité Nationale (SGDSN) et deux ministères : le ministère de la Défense et le ministère des Affaires étrangères . Le ministère de l’Écologie a aussi été impliqué jusqu'en juin 2008.

La France a engagé aussi, à partir de 2008, une coopération bilatérale avec l'Ukraine dans le domaine de la sécurisation des sources radioactives. Un accord bilatéral entre le CEA et le Ministère des Situations d'Urgence ukrainien a été signé à cet effet le 15 octobre 2010. Toutefois, les premières actions concrètes avec l'Ukraine, qui ne nécessitaient pas d'attendre de disposer d'un accord, ont été engagées en 2009.