隨著美俄蜜月期的結束，美國的導彈防御能力建設再度困擾美俄關系。美俄圍繞美國導彈防御能力建設展開了較長時間的談判。美俄談判的核心議題是：冷戰結束后，《反導條約》是否應該繼續存在下去；如何區分戰區導彈防御系統（TMD）和國家導彈防御系統（NMD）；是否修改《反導條約》以允許美國部署國家導彈防御系統等。經過艱苦談判，雙方在1997年大致在區分低層戰區導彈防御系統和高層戰區導彈防御系統問題上達成了妥協，但雙方有關《反導條約》的爭議始終沒有解決。
美俄在地區問題上的分歧逐漸增加，這包括美國反對俄羅斯向印度提供火箭引擎及其技術、俄羅斯向伊朗提供核潛艇、俄羅斯從波羅的海撤出軍隊、北約以軍事力量介入南斯拉夫危機等，但真正深刻影響美俄關系轉型的是北約東擴。
冷戰臨近結束之時，華沙條約組織宣布解散，但與之相對的北大西洋公約組織并沒有隨著冷戰的結束而宣布解散。自1992年起，波蘭等東歐國家相繼提出加入北約的請求，克林頓政府積極推動北約東擴，1996年北約公布東擴計劃研究報告，并在次年決定首批接納波蘭、捷克和匈牙利加入北約，1999年三國正式成為北約新成員國。雖然美國協同北約國家試圖建構以北約為軸心的地區安全架構，并采取了一些措施緩解俄羅斯的憂慮，包括1994年1月北約通過中東歐國家以及俄羅斯建立和平伙伴關系的計劃，俄羅斯后來加入北約和平伙伴計劃，但仍然極力反對北約東擴；克林頓政府還邀請俄羅斯加入了七國集團。但是，北約東擴所涉的國家為前華約成員國，所涉及的地區屬于俄羅斯的“勢力范圍”。北約東擴本身相當于給俄羅斯釋放了非常消極的信號，即北約仍然沒有改變防范俄羅斯的核心本質，并且開始蠶食俄羅斯的地緣戰略空間。1999年4月，俄羅斯拒絕出席北約成員國以及和平伙伴關系計劃的國家首腦會議，并對北約轟炸南聯盟提出了強烈抗議。
從蘇聯解體、俄羅斯獨立到葉利欽主政時期結束，這是美俄關系從冷戰時期到冷戰結束后的過渡階段，這一時期與老布什政府執政后期以及克林頓總統的兩個任期大致重疊。冷戰結束之初，美俄均有意實現雙邊關系的轉型，但短暫蜜月期結束后，美俄在進行有限合作的同時，雙邊關系中的對抗色彩逐漸萌芽。
美俄關系從“冷和平”走向“新”冷戰：2001～2016
在1991年到1992年、1993年到2000年兩個階段，美俄均有重構雙邊關系的意愿和嘗試，但彼此認知錯位和博弈慣性導致葉利欽時代的美俄關系從蜜月期進入有限合作和節制對抗的階段。隨著普京總統接掌俄羅斯，美俄關系逐漸回歸戰略博弈時期，雙邊關系中的冷戰要素漸次呈現，在奧巴馬總統兩個任期結束的時候，美俄關系已經呈現出滑向“新”冷戰的態勢。
