印美两国从2004年开始就开始着手推动两国基于共同的价值观和地缘政治利益的“战略伙伴关系”。2005年，印美两国之间在安全、经济、环境等领域签署了数个协定，其中的民用核能协议和未来10年防务合作新框架最为重要。
2005年6月18日，美国和印度宣布签署民用核协议，国际原子能机构于8月1日通过了印度的核能监督保障协议。美方认为，发展民用核能将对印度不断发展的经济规模有利；同时，印度将要保证遵守国际核能与导弹出口指导方针，终止核试验，保证民用核能贸易仅用于和平的目的，向国际原子能机构展示其全部核设施的位置，并停止军事目的的核项目，这将对核不扩散做出贡献。[44]然而，印度并未签署《核不扩散条约》，有巴基斯坦学者认为，“这个协议是极为不合理的，它赋予印度核国家的地位却又不用承担任何国际义务”[45]。
2005年6月28日美印两国国防部长签署了未来十年防务合作协议，这份协议被称作“新框架协议”，基于1995年1月美印两国签署的防务关系备忘录。这份新框架协议包括加强联合训练交流、联合技术研发、合作生产武器、情报交流等13项合作内容。[46]同时强化和新建了一些对话机制，其中强化了防务政策组（DPG）的功能，并新建立了防务联合工作组（DJWG）和防务采购与生产组（DPPG）等机制，以方便美印两国防务合作的顺利进行。[47]
以“新框架协议”为基础，2006年美印两国签署“印美海洋安全合作框架”，2010年签署“美印反恐合作计划”[48]，作为“新框架协议”的充实和强化。2011年11月美国国防部向美国国会提交了《印美安全合作报告》，该报告对2005年“新框架协议”签署以来的印美安全合作进行了总结，并提出了需要强化的方面。2013年9月27日印度总理辛格访问华盛顿时，印美双方关于2005年签订的防务合作新框架协议发表了最新的联合声明，主要确认3点内容：首先，印美在共同的安全利益上是亲密的合作伙伴，在这个基础上印美双方将毫无保留地进行防卫技术合作，同时印美双方保证对双方的技术与信息保密；其次，美国要全力帮助印度在四个国际出口管制区域获得会员身份，以保证技术合作的顺利进行；最后，印美双方将尽最大努力强化对对方的采购制度以及审批流程的理解，以便处理在防务贸易和技术转移过程中遇到的程序问题。[49]
2010年11月，奥巴马总统实现了对印度的访问，并与辛格总统发表了联合声明，这份声明主要包含对印美两国在全球层面和地区层面的战略合作的总结与展望、技术合作、经济合作等诸多方面的内容。[50]美印战略对话机制始于2010年6月举行的美印第一轮战略对话，美国国务卿与印度外交部长为战略对话的最高长官，对话主要讨论美印两国的战略合作事宜并对合作进行总结和计划。到2013年6月美印共举行了4轮战略对话。
2015年1月26日，奥巴马总统携第一夫人出席了印度的国庆日阅兵，受到了印度总理莫迪的高规格接待，成为首位出席印度国庆阅兵的美国总统。同时，印度向美国提出了延续2005年签署的“十年防务协议”。美印双方已经开始就这一问题进行磋商，并同意了延续和深化防务合作。[51]
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