Prantsusmaa näol on tegemist Eesti strateegilise partneri ja võtmeliitlasega ning kahe riigi vaheline kaitsekoostöö on väga tihe. Lisaks üldistele raamlepingutele ja koostööle NATO-s ja Euroopa Liidu julgeoleku ja kaitsepoliitika vallas on Eesti ja Prantsusmaa 2011. aastal sõlminud valitsustevahelise kaitsealase koostöölepingu.
Viimastel aastatel on Eesti ja Prantsusmaa kaitse- ja julgeolekuolekualane koostöö ning samuti küberkoostöö märkimisväärselt intensiivistunud. Eesti peab Prantsusmaaga regulaarselt julgeolekupoliitilisi konsultatsioone.
- 2016. aastal teatas Prantsusmaa NATO Varssavi tippkohtumisel, et panustab liitlaste suurendatud kohalolekusse NATO idatiival (enhanced Forward Presence, eFP).
- Prantsusmaa on osalenud Eestis Ühendkuningriigi juhitavas NATO lahingugrupis alates 2017. aastast ning alates 2022. on alaliselt kohal kompanii-suuruse üksusega.
- Prantsusmaa on ka üks olulisemaid NATO Balti õhuturbemissiooni panustajaid. Balti õhuturbes on Prantsusmaa osalenud alates 2007. aastast ning 2018. aastal osaleti õhuturbes esimest korda Eestis asuvast Ämari lennubaasist. Hiljem on Prantsusmaa Ämarisse naasnud aastatel 2020 ning 2022, mõlemal korral nelja Mirage 2000-ga.
- Eesti kaitsevägi on Prantsusmaalt mitmel korral hankinud varustust ja relvastust, sealhulgas Mistral lühimaaõhutõrjerakette ning 2025. aastal Eesti Kaitseväe relvastusse võetud CAESAR liikurhaubitsad.
- Kaitsetööstuse valdkonnas käimasolevatest projektidest on hetkel olulisim Prantsusmaa osalemine Euroopa kaitsetööstuse arendamise programmi (European Defence Industrial Development Programme, EDIDP) raames loodud Eesti juhitud mehitamata maismaasõiduki iMUGS (integrated Modular Unmanned Ground System) arendamise projektis.
Läbi aastate on Eesti ja Prantsusmaa teinud tihedat koostööd ka sõjaliste missioonide ja operatsioonide raames:
- 2011-2013. aastal paiknes Eesti laevakaitsemeeskond (Vessel Protection Detachment) eri rotatsioonidega Prantsusmaa laeval EL operatsioonil ATALANTA. Koostöö EL missioonide raames suurenes veelgi 2014. aastal, kui Eesti 50-meheline kontingent panustas Kesk-Aafrika Vabariigis Banguis EUFOR RCA koosseisus.
- 2014-2015 osales Eesti umbes 50 võitlejaga koos Prantsusmaaga Kesk-Aafrika Vabariigis rahu tagamises EUFOR RCA raames.
- 2015. aasta Pariisi terrorirünnakute järgselt EL Lissaboni leppe artikkel 42.7 alusel esitatud Prantsusmaa abipalve peale suurendas Eesti oma osalust EUTM Mali missioonis.
- 2018-2022 osales Eesti kaitseväe erioperatsioonide üksus koos Prantsusmaaga Malis 49-mehelise kontingendina terrorismivastasele operatsioonil Barkhane. Eesti kooslus tegutses erioperatsioonide sihtüksuses Task Force Takuba.
- Lisaks osalesid Prantsusmaa ja Eesti Malis nii ÜRO rahutagamismissioonil MINUSMA kui ka EL väljaõppemissioonil (EUTM).
Tihe koostöö käib ka küberkaitse valdkonnas. Eesti ja Prantsusmaa vahel on 2016. aastal sõlmitud küberkaitsealase tehnilise koostöö lepe, mille alusel suurendatakse infovahetust küberkaitse teemadel. Lisaks on Prantsusmaa Tallinnas asuva NATO küberkaitsekoostöö keskuse (CCDCOE) liikmesriik ning osaleb aktiivselt küberõppustel.
Teadusasutuste ja väikeettevõtete vahelise koostöö suurendamiseks sõlmiti 2018. a vastastikuse koostöö raamleping Eesti Kaitsetööstuse Liidu ja Prantsuse Bretagne’i piirkonnas asuva Pôle d’Excellence Cyber vahel.