Quatre États qui ne sont pas parties au Traité sont connus ou soupçonnés de posséder des armes nucléaires : l'Inde, le Pakistan et la Corée du Nord ont ouvertement testé et déclaré posséder des armes nucléaires, alors qu'Israël a une politique d'opacité à l'égard de son propre programme d'armes nucléaires.
Le traité stipule que seuls cinq pays sont autorisés à posséder des armes nucléaires, c'est-à-dire des États dotés d'armes nucléaires.