El convenio tiene como referente más directo la Convención Internacional para la supresión de los actos de terrorismo con bombas (CTB) de 1997, muchos de cuyos artículos transcribe literalmente, y la Convención Internacional para la supresión de la financiación del terrorismo (CFT), de 1999, ambos ratificados por España.

El acuerdo es un instrumento de Derecho penal internacional por el que los Estados firmantes se comprometen a penalizar conductas de personas y organizaciones que, de modo ilícito e intencionadamente, posean, fabriquen o utilicen material radiactivo o un dispositivo con el propósito de causar la muerte o lesiones corporales graves o causar daños considerables a bienes o al medio ambiente, o con el propósito de obligar a una persona natural o jurídica, una organización internacional o un Estado a realizar o abstenerse de realizar algún acto.

Cada Estado se compromete a adoptar las medidas necesarias para tipificar conforme a su legislación nacional estos delitos y a sancionarlos con penas adecuadas a su naturaleza grave.

También se comprometerán a intercambiar información verificada y precisa con otros países para detectar, prevenir y evitar acciones de terrorismo nuclear. Las disposiciones del convenio no se aplicarán a las actividades de las Fuerzas Armadas durante un conflicto armado.