В 1995 году Россия и Иран подписали соглашение о строительстве АЭС "Бушер". В 1998 году "Атомстройэкспорт" начал работы, однако реализация проекта затянулась на 13 лет. Пуск станции постоянно переносился из-за финансовых и других проблем.
С 2003 года ЛУКОЙЛ занимался разведкой нефтяных месторождений Азар и Шангуле на блоке Анаран. Российской компании принадлежало 25% в проекте. В марте 2010 года ЛУКОЙЛ вышел из проекта из-за международных санкций в отношении Ирана. Убытки компании составили $63 млн.
В 2007 году стороны заключили контракт на поставку Ирану пяти дивизионов зенитно-ракетных комплексов (ЗРК) С-300-ПМУ1 за $800 млн. В 2010 году Москва отказалась выполнять контракт, следуя резолюции СБ ООН о запрете передачи Тегерану современных вооружений. Вариант с поставкой ЗРК "Тор-М1Э" Иран не устроил. В 2012 году Иран через суд потребовал выплаты неустойки в размере $4 млрд.
22 августа 2007 года на авиасалоне МАКС Iran Air Tour и "Ильюшин Финанс" подписали контракт стоимостью более $200 млн на пять самолетов Ту-204СМ с американскими двигателями Pratt & Whitney. В апреле 2010 года Pratt & Whitney уведомила о невозможности выполнения контракта из-за санкций Госдепа США.
11 ноября 2009 года подписан меморандум между "Газпром нефтью" и Иранской национальной нефтегазовой компанией о сотрудничестве на блоке Анаран. В августе 2011 года Иран разорвал меморандум из-за "безуспешности переговоров".