Od początku lat 90., aż do momentu wstąpienia Polski do sojuszu NATO (12 marca 1999 roku), świnoujska Flotylla w sposób aktywny współpracowała z siłami morskimi państw Sojuszu Północnoatlantyckiego na obszarze Morza Bałtyckiego, Cieśnin Duńskich, Morza Północnego, dostosowując potencjał obronny do zachodnich partnerów w zakresie interoperacyjności, kompatybilności, dowodzenia i łączności oraz zabezpieczenia logistycznego. Wspólne ćwiczenia na morzu z udziałem pojedynczych okrętów i grup taktycznych ułatwiały poznawanie dokumentów i procedur dotyczących zasad działania sił morskich zgodnych ze standardami NATO, a uzyskane doświadczenie dowódców okrętów i załóg pozwoliło na bezkolizyjne wejście sił MW w struktury Sojuszu. Lata 2004–2010, to czas realizacji największej inwestycji w Bazie Morskiej Świnoujście – rozbudowy portu wojennego, który po zakończeniu prac stał się bazą morską Sojuszu Północnoatlantyckiego. Zbudowano wówczas nowoczesne nabrzeże, drogi dojazdowe i lądowisko dla helikopterów. Pogłębiono baseny portowe i odcinek toru wodnego oraz wyremontowano falochrony. Początek XXI wieku przyniósł kolejne zmiany organizacyjne jednostek Flotylli.