Când Grabar-Kitarović a văzut un anunț pentru un loc de muncă la NATO în revista The Economist, ea a crezut că postul era potrivit pentru ea, dar în cele din urmă a decis să nu aplice pentru el. Numai când NATO nu a reușit să aleagă un candidat pentru post în două runde, ea a aplicat în cele din urmă, iar în al treilea tur a primit poziția. În timpul mandatului său la NATO, ea a vizitat adesea Afganistanul și soldații croați care sunt desfășurați acolo ca parte a unei misiuni de menținere a păcii. Sarcina ei a fost să aibă grijă de "strategia de comunicare" și să "aducă NATO mai aproape de oamenii obișnuiți". Colegii ei de la NATO adesea s-au referit la ea ca SWAMBO (She Who Must Be Obeyed).
Secretar general adjunct