国际原子能机构理事会是国际原子能机构核心决策机构，成立于1957年，由35个成员国组成，负责审批机构预算、监督核安全标准及核不扩散事务，每年进行成员改选。该机构主要审议核能发展、核安全及防扩散议题，近年围绕伊朗核问题、美英澳核潜艇合作（AUKUS）、日本福岛核污染水排海等议题展开多轮讨论。

2022年6月，理事会通过限制伊朗核活动决议，中国与俄罗斯投反对票，中国常驻维也纳联合国代表团首席馆员王昶表示，施压不仅无助于解决问题，反而会激化矛盾，导致局势升级。2024年6月，针对法德英推动的对伊施压决议，中俄再次联合否决，12个发展中国家弃权，中方强调应支持国际原子能机构与伊朗加强技术合作。

2025年6月12日，国际原子能机构理事会通过决议，称伊朗违反《不扩散核武器条约》义务。当天的决议由美国、英国、法国和德国起草。国际原子能机构理事会的35名成员中，有19票赞成、3票反对、11票弃权，另有两国代表未参加投票，决议通过。中国、俄罗斯和布基纳法索投了反对票。对于这一结果，伊朗方面反应强烈，表示将采取措施进行回应。

自2022年起，该议题三次被列为理事会正式议程。2024年9月，中方第14次推动设置专题讨论，聚焦核材料转让对《不扩散核武器条约》的影响，俄罗斯及发展中国家支持中方立场，要求三国履行防扩散义务。

2023年6月，中国代表张克俭在理事会上指出日本排海计划存在放射性风险，强调ALPS系统长期效能存疑，敦促日方接受严格国际监督。李松大使明确反对将福岛核污染水与正常核电站排水混淆。

截至2024年，中国连续40年担任理事会成员，在核能安全、技术合作等领域发挥重要作用。2023年6月，中方提出深化与国际原子能机构合作，推动核能应对气候变化等全球挑战。针对AUKUS核潜艇合作，中国自2022年起推动14次专题讨论，要求三国履行防扩散义务。2024年9月，中方第14次推动设置专题讨论，聚焦核材料转让对《不扩散核武器条约》的影响。

2025年11月11日，中国与俄罗斯、伊朗常驻代表共同会见国际原子能机构总干事格罗西，就即将召开的理事会会议交换看法。同年11月21日，中国常驻国际原子能机构代表李松大使在理事会期间指出，日本长期制造、储存远超民用核能实际需求的钚材料，强烈敦促日方恪守“无核三原则”和国际核不扩散义务。