二战期间的美英军事同盟，使情报的高度合作成为必须。作为欧洲和太平洋战区的主要西方国家，美国和英国都非常有必要在情报获取方面进行协调。目前为止，最重要的合作领域就是信号情报合作。1940年12月，两国达成了一项内容较为有限的信号情报合作协议。1941年1月，4名美国官员（其中2人是军事信号情报局成员）访问了英国政府信号密码学校。当年6月，美国和英国同意交换有关日本方面的信号情报。到1942年10月2日，两国又签署了一份在海军信号情报领域进行广泛合作的协议。1943年5月17日，两国签署了通称的《英美通讯情报协议》（BRUSA），推动美国军事信号情报机构与英国政府信号密码学校之间建立了广泛合作。美国与加拿大、澳大利亚、新西兰都建立了信号情报合作。
二战期间在澳大利亚、英国、加拿大、新西兰和美国之间形成的情报合作关系并没有因战争结束而中断。相反，这些合作关系反而被机制化，而且得以巩固加强。二战结束时，美国与英国建立了针对苏联通讯信号的合作机制，其代号为“波旁”（BOURBON）。1946年3月5日，美英签署了最新的《英美通信情报协议》，该协议终止了代号“波旁”的合作。两国同意交换的情报成果包括：截获的外国通信信息、获取通信文件和设备、通信量分析、密码分析、通信机构业务及设备相关信息处理等。该协议规定，除了应任何一方要求进行的特殊调整之外，双方之间的情报交换不受限制。
该协议还规定了与第三方互动的形式，所谓的第三方就是除了美国、英国和英国主权地区之外的个人或政府。具体来说，双方同意“任何一方都应同协议另一方协商实施针对第三方的活动。除非相关活动的适当性获得对方认可，否则不能实施相关活动。”同时还规定“任何一方都必须保证向对方告知相关活动的结果情况。”
1954年，应英国方面的要求，美国与英国、加拿大的双边信号情报合作关系发展为UKUSA协议，亦称《UKUSA安全协议》或“秘密协议”。该协议最初的重点是划分第一阵营（美国）和第二阵营（澳大利亚、英国、加拿大、新西兰）的信号情报搜集责任。参与的具体机构包括美国国家安全局、澳大利亚信号情报总局（其前身是国防部信号总局）、英国政府通讯总部、加拿大通讯安全局和新西兰政府通讯安全局。
在最初划分责任时，不仅没有建立互联网络，也没有卫星通信和空间信号情报收集。美国负责收集拉美、亚洲大部分地区、俄罗斯和中国北部的信号情报。澳大利亚的责任领域包括其邻国（如印度尼西亚）、中国南部和印度支那国家。英国负责区域包括非洲、俄罗斯乌拉尔以西地区。俄罗斯的极地区域由加拿大负责。新西兰负责的区域是西太平洋。《信号情报综合行动列表》规定了责任分配的条款。
虽然在最近的数年里，通信环境的很多方面都发生了变化，这一协议的主要特点仍然被保留下来。所谓的“五只眼”中的美英安全协议部分已经不仅是协调情报活动和情报共享方面的协议。这种关系反而因以下原因而得以巩固：一是由于美国在英国、加拿大和澳大利亚地区建有相关设施，二是通过在适用英美安全协议的地区或协议之外地区实施联合行动（美英、澳美、英澳）；三是召开多边、双边会议；四是澳大利亚在信号情报总局的设施内接纳英国和美国人员。
除了划分信号情报搜集任务之外，该协议还明确了收集情报的方式以及有关处理数据的安全安排。该协议还规定了标准代号、所有机构雇员必须签署的安全协议、储存和传递标注代号材料的程序等。
因此，1967年公布的《通讯情报指引》要求英国所有获得机密授权的人员都必须签字声明“本人声明，本人完全理解英国政府和其他合作政府截取外国政府通讯的方式和范围。按照《1911年官方秘密法案》（已修订）第二章的规定，此种截取方式获取的情报属于通讯情报。”1967年第三版的《信号情报国际规则》中详细规定了标准化暗语（见第十九章）、安全防范、处理和传递信号情报资料的程序。
英美安全协议合作最佳范例是代号为“ECHELON”项目。如第八章所介绍的，尽管媒体报道称“ECHELON”项目不是英美合作情报搜集合作的全部内容，但是该项目是专门用以截取特定民事通信卫星信号，尤其是国际卫星通信机构在地球同步轨道的卫星。英美合作协议各方的分析人员向不同站点的电脑系统输入搜索关键词，当电脑系统在截取到包含关键词的资料后自动传送给相关分析员。除了美国的截取设施外，澳大利亚信号总局（ASD，相关基站位于澳大利亚的杰拉尔顿，主要针对目标是朝鲜军事通讯、巴基斯坦核武器技术和日本商贸部计划）、英国政府通讯总部（位于康沃尔的莫文斯托，在布德附近）和新西兰政府通讯安全局（位于威霍柏，代号为IRONSAND）都有部分基站参与了“ECHELON”项目。
除了“ECHELON”项目基站之外，美国参与英美情报合作协议的单位还管理一批额外的信号情报站点，能够以其独有的方式向合作成员提供情报。澳大利亚的站点中既有针对陆基活动的，也有针对海军活动的，后者已被纳入美国海洋侦察情报系统。
澳大利亚的陆基信号情报站点有位于科科斯群岛的截取站、位于瑞福利纳（新南威尔士州）附近的肖尔湾接收站、位于堪培拉的澳大利亚皇家海军哈曼卫星地面站、位于新南威尔士瓦加附近的莫兰达站、昆士兰图文巴附近的卡巴拉站、西澳大利亚的杰拉尔顿站。澳大利亚的海洋基站有：西澳大利亚的皮尔斯站、昆士兰的卡巴拉站、肖尔湾站。位于澳大利亚东海岸的卡巴拉站由澳大利亚信号总局负责管理，其主要职能是监听西南太平洋地区的通讯信号。皮尔斯站建立最初的目的是监听印度洋海上和空中信号。20世纪80年代初，该站安装了推杆式天线，用以对特定的高频无线电信号进行截取、监听、定向以及分析。监听东南亚的最重要站点是肖尔湾站，该站最初只有非常有限的定向能力。不过，该站通过1981年签订的协议获得了现代定向设备，使其有能力参与海洋监视信息系统。
澳大利亚信号情报活动的另一方面，是利用其大使馆实施“STATEROOM”。相关工作主要是针对无线电台、远程无线通信、互联网信息。具体的使馆站点并没有在斯诺登的泄密文件中披露，但是在澳大利亚的媒体中曾有过报道，其中有驻雅加达、曼谷、河内、北京、帝力的使馆。另外，截听设施也会设置在派驻吉隆坡和莫尔兹比港的特派使节团和其他外交岗位内。
加拿大目前的站点有加拿大军事预警站（针对俄罗斯北部、俄罗斯海军和导弹测试现场），以及设在夏洛特皇后岛马塞特站和设在纽芬兰的甘德站（针对的目标都位于拉丁美洲、北大西洋和北太平洋）。加拿大设在哈利法克斯的情报站以及位于阿森松岛的美英联合情报站（监视南大西洋的海军调动情况）都在监视大西洋地区的海军活动方面发挥作用。
虽然英美安全协议网络事实上是多边的，不过“五只眼”合作关系之下也包括了多种双边关系和活动。加拿大与美国的信号情报合作关系被称作加美协议（也是英美安全协议的一部分），该协议最初起草于60多年以前。1950年9月15日，加拿大和美国互换了正式文书，确认建立美国和加拿大之间的安全协议（该协议之后的2个月，美、英、加三方签署了信息交换协议）。
可以举一个例子说明，美加在信号情报领域的合作主要是因为美国无力处理CANYON通信情报卫星搜集的数据。1968年4月，该项目发射了第一颗卫星，随后在1977年以前又成功发射了5颗卫星。尽管初期较为困难，这些卫星最终还是截获了大量通讯数据，美国方面招募安全评估中心和英国政府通讯总部共同分析收获的数据，后又批准加拿大接触这些截获的通讯数据。
20世纪70年代，美国和加拿大信号情报合作推动加拿大信号情报机构从事了一项利用驻外使馆从事窃听活动的可行性研究。所有项目代号为“PILGRIM”，涉及的国家包括印度、中国、委内瑞拉、墨西哥、苏联、罗马尼亚、摩洛哥、牙买加以及象牙海岸地区。近年来，加拿大为美国提供了一份基于通信情报的情报分析成果，即1996年10月17日的《阿富汗：塔利班的挑战和地区关注》。2013年4月，国家安全局对“国家安全局—情报评估局合作关系”进行的绝密评估中，将加拿大机构描述为“极具价值的合作乙方”，将合作的“基本宗旨”定义为“除可能对双方国家利益造成不利影响之外的全方面信号情报合作”。该评估还认为，这种合作关系包括“互派联络官员、联合项目、情报共享以及在互联网安全防范领域建立密切合作的强烈意愿”。
如前文所述，英国也参与了CANYON卫星截获数据的处理工作。近年来，英美双边信号情报合作关系又加入了太空信号情报。英国决定终止本国的信号情报卫星项目（代号为ZIRCON），转而在1987年2月决定以7.5亿美元的价格购买了“猎户座”系统的使用权。原来的ZIRCON项目最初是由政府通讯总局局长布莱恩·托维（Brian Tovey）批准的，目的是“维持良好的特殊合作关系，而且带领他管理的机构走向太空”。
英国通讯总局局长伊恩·劳邦（Iain Lobban）爵士在2013年4月30日至5月1日访问美国国家安全局时的“访问大纲”，能够在一定程度上反映美英信号情报合作关系。这份大纲反映了美国在多大程度上能够与英国通讯总局共享“棱镜”的数据。当时英国方面提出要无限制地获取“棱镜”数据，但美国国家安全局的管理层却认为应该继续对英国方面加以限制。有关这一项目的协议形成了“优先分配2.0”名单，与英国方面的要求非常接近。另一份简报和其他文件中记载，英国通讯总局在2012年伦敦奥运会期间扩大了获取“棱镜”数据的范围，该工作被称为“奥运特权”。
2013年，美国国家安全局研究该机构与新西兰合作关系的一篇论文提到，新西兰政府通讯安全局收集有关中国的情报；收集有关日本、朝鲜、越南、巴基斯坦、印度、伊朗和南美国家的外交通讯情报；有关法国政策和在新喀里多尼亚实施核试验的情报。根据一份泄密文件记载，新西兰政府通讯安全局还参与了计算机网络情报搜集，而且拥有一套能够从电脑和智能电话中提取数据的恶意软件工具。
美国与英美安全协议之外的国家合作也是一项重要内容，因为与美国国家安全局建立合作关系的外国信号情报机构也需要遵守英美安全协议的条款。2009年，美国国家安全局两名官员提到，“美方与第三方合作关系中获得的利益，是美方获得了更多地理空间信息以及获得目标通讯情报的优先权”，以及“对方对具体目标的专业知识”。另外，合作方能够“更具体地掌握其所在地区的特点，而且能够提高我们的外语能力”。国家安全局一篇题为《已核准的信号情报合作方》的绝密文件罗列了图13.1中确认的具备合作第三方条件的国家名单。
图13.1 美国的第三方合作国家和地区
美国国家安全局的一份文件探讨了以下两方面问题：一是美国希望通过第三国合作关系获得什么；二是第三方情报机构希望从美国方面获得什么。该文件探讨了以下四个方面：（1）第三方合作关系是否满足了具体需求，或者具有长期关注方向；（2）国家安全局希望通过合作关系中获得什么（如渠道和专门知识）；（3）美国对外情报合作是否会受到两国关系的影响；（4）第三方国家希望通过美国获得什么。该文章研究认为，对美国来说，希望获得合作方的地理空间信息，掌握获得最优先目标通信情报的渠道以及合作方在特定方面掌握的专门知识。2013至2014年，披露的与美国建立信号情报合作关系的第三方有：法国、德国、以色列、荷兰、挪威、沙特阿拉伯和瑞典。
2013年4月的一份国家安全局的“访问大纲”文件主要反映了法国对外情报机构——对外安全总局——的技术总监和国家情报安全局的局长即将访问美国的情况。这篇文件称，两名法国官员“将就2012年5月针对法国总统实施网络攻击问题进行技术讨论”。此次会面可能还具有“里程碑”的意义：一是帮助判断攻击来源，“可能会发现美国一个盟友与此相关”；二是法国方面还没有分享网络攻击的详细技术数据。
国家安全局2013年的一份报告回顾了与德国联邦情报局的情报合作发展过程，分析与德国在情报保障和互联网防御方面的合作关系，提及了三个主要问题，配以短评和若干成功案例，同时提出了“合作中存在的问题和挑战”。分析主要问题的章节提出，“长期以来，德国联邦情报局极力说服德国政府对保护个人隐私的法律加以解释，以争取更好的情报分享资源。”成功案例包括德国联邦情报局卫星情报搜集现代化发展过程，以及针对多个目标的持续性情报搜集（其中包括两个国家的外交部，但是具体国家名称被隐去了）。该报告还提到，“德国联邦情报局一直在争取德国政府放松对个人隐私法的解释，以争取更好的情报共享资源。”同时，德国方面使用的巴德艾博灵卫星通讯监听站还向美国国家安全局提供通讯数据。
有关美国国家安全局收集互联网通讯（尤其是电子邮件）和电话通讯的报道，提出了一个问题：德国政府是否掌握针对德国公民进行情报搜集的情况。《明镜周刊》等媒体报道了美德在多个领域的情报合作。其中有关美国国家安全局在分析与中东地区的互联网通讯方面向德国提供援助，美国国家安全局还参与了巴德艾博灵卫星通讯监听站的工作。该站是美国方面移交给德国的，主要用于监听巴基斯坦和阿富汗地区使用的Thuraya卫星电话。被报道引用的一份文件称，德国方面从阿富汗截获的情报每天都会与美国方面共享。也有报道称，德国和美国方面通过设在法兰克福的数字化数据接口收集了数百万份信息。
多份有关德国信号情报能力的文件反映，“德国宪法保护办公室装备了美国国家安全局研发的XKeyscord项目技术，以加强与美国联合分析反恐目标的能力。”德国联邦情报局提供了使用该项目的说明资料。
美国在1973年赎罪日战争期间，向以色列提供了RHYOLITE卫星的数据，这是美国与以色列之间已有的信号情报共享典型案例。尔后，在1985年“阿奇里·劳罗”号大型游艇劫持事件中，以色列多次为美国提供该游艇的定位信息、劫匪逃亡埃及后的定位信息以及劫匪逃离埃及时乘坐的航班的识别码和通信呼号。2004年，美国国家安全局“发现了叙利亚和朝鲜之间存在大量可疑通话，也就是朝鲜首都平壤和叙利亚北部沙漠地区艾其巴市有一条通讯热线”。美国国家安全局将相关资料移交给以色列，之后，以色列方面在2007年9月摧毁了位于艾其巴的地下核反应堆。
美国与以色列的信号情报合作关系，具体包括美国国家安全局向以色列信号情报机构（代号8200单位或以色列国家信号情报单位）提供信号情报数据。这些数据未经美国机构处理，或者已将其中涉及美国人员身份的内容隐去。尽管美、以两国的情报机构达成协议，要求以色列遵守程序，但与美方人员执行的程序相比已经大为简化，但是备忘录却申明“并非有意创立法律强制性权利”或者是“根据国际法具有约束力的权利”。
根据美国国家安全局一份有关美以信号情报合作关系的历史记录文件，英国《卫报》报道，“平衡美以情报交换的需求是一项长期挑战。在最近的十年中，合作关系更加突出强调以色列安全的关注。‘9·11事件’前后，美国国家安全局的第三国反恐情报合作关系，实际上一直由合作方以色列的需求所主导。因此，以色列的生存是美国中东政策的最重要目标。无可置疑的是，美国国家安全局和以色列信号情报国家单位的合作关系基础是相互信任和共同目标，因此十分牢固。”
2013年4月的一份情报文件研究了信号情报合作关系，其代号为“STONE RUBY”。该文件概述了以下主要内容：美国国家安全局向以色列提供了什么、以色列向美国方面提供了什么、合作成功案例以及存在的问题和挑战。该文件称，“两家机构之间规模最大的一次情报交换主要与中东地区对美国和以色列利益构成战略威胁的目标有关。”该文件称，这种协议对美国的好处之一是“能够获得以色列世界级的密码破译和信号情报分析专业能力”。另外，“两家机构近期多次成功的联合行动增强了针对伊朗核项目进行情报搜集的能力。”该文件还提到了以色列方面对美国国家安全局“不情愿”共享“非直接与具体目标相关”的技术而感到不满，而且以色列还察觉到在某些领域的情报合作程度和数量都有所下降。
美国国家安全局与荷兰的信号情报合作关系的内容之一，是荷兰方面在30余天内（2012年12月至2013年1月）向美方提供了180万条电话和电子邮件信息。截获信息的机构是荷兰国家信号情报局（NSO），属于荷兰军事情报安全局（MIVD）下属机构。一篇阐述两国情报合作关系的文章称，美国国家安全局对荷兰方面提供的援助设置的代号为“US-985Y”。一名评论员称，大部分资料对外称是美国国家安全局截获的，但实际上都是信号情报合作机构共同截获的。
美国与挪威的信号情报合作关系至少可以追溯至20世纪60年代初，美国方面为挪威的陆军、海军信号情报设施提供援助，并利用其监视苏联导弹和海军活动。根据2013年12月的一份报告记载，挪威情报局信号情报工作为美国方面提供了“在科拉半岛的俄罗斯目标情况”和“关于俄罗斯民用目标（尤其是有关俄罗斯能源政策）的信号情报”。同时，美国国家安全局向挪威方面提供了有关俄罗斯在挪威实施反情报行动的情报。
瑞典与其邻国挪威不同，不是北约成员国，而且在冷战期间保持中立。但是其在安全事务和情报方面绝对倾向于西方。瑞典一份报纸引述2006年的一份文件称，“与瑞典的信号情报合作关系因该国的中立政策而被严格保密。”
根据英美安全协议的规定，美国国家安全局与瑞典国防无线电通讯局（FRA）于1954年建立合作关系，而且英国政府通讯总局有义务参与通讯情报交换，美国国家安全局负责电子情报交换。2004年，经过瑞典国防无线电通讯局的允许，美国国家安全局和英国政府通讯情报总局分别与瑞典达成了交换通讯情报和电子情报的双边协议。
美国国家安全局2013年的一份文件，将瑞典国防无线电通讯局描述为“非常有能力、技术创新实力超强且可信任的第三方合作对象”。该文件称，合作关系“不断发展”，而且在2011年起瑞典方面向美方提供“电子情报搜集成果”，具体成果反映了有关俄罗斯领导人、内部政策和能源问题等重要领域的内容。该文件还提到，瑞典向美国方面提供了“有关俄罗斯、波罗的海地区、中东地区和反恐领域”的具体情报成果，并且能够通过特殊来源获得重要的电子情报。
此份文件是瑞典年度战略规划会议前一周完成的。该文件讨论了有关“量子”行动、电报截取、报告及分析、互联网、反恐及俄罗斯的内容。文章提到，美国国家安全局要求瑞典方面“优先处理美国方面无法分析的瑞典语反恐通讯资料”，以及“通过瑞典特有渠道获取有关俄罗斯目标的电子情报”。
与沙特阿拉伯（主要是与沙特国防部无线侦察局）的电子情报合作是从1991年海湾战争开始的，但是，2013年美国国家安全局评估认为相关合作内容较为有限。2012年12月11日，美国国家情报总监批准扩大美国与沙特的第三方电子信号情报合作范围，使沙特国防部无线电侦察局成为合作机构。该报告称，美国国家安全局自2011年2月便已与该局就“一个敏感的情报使用计划”进行了合作。沙特方面提供了“针对影响共同利益的伊拉克革命卫队海军目标搜集到的非加密成果”。
美国与土耳其的信号情报合作可以追溯至1949年，当时中央情报局和土耳其国家情报组织（MIT）下属电子技术情报局（ETID）达成了口头协议，规定中央情报局提供资金和设备以换取原始通讯情报。1979年，该项援助项目交由美国国家安全局负责。美土情报合作的另一项内容是1962年美国国家安全局与土耳其总参谋部（该部门的情报局把一般电子服务部作为其下属业务部门）之间达成的协议，授权美国使用设在土耳其境内的信号情报站点。
美国国家安全局对合作关系的一份评估报告认为，有关反恐的信号情报交换范围在2002年7月被扩大，纳入了“行动情报”。2007年再次扩大范围，纳入了针对库尔德人民议会（PKK，是库尔德工人党的前身）领导人在伊拉克北部活动的行动情报，其中包括该组织通讯音频文件。其他的反恐信号情报合作，是有关马列主义革命人民解放党（DHKP/C）、基地组织及其下属组织的。美国还通过土耳其掌握了俄罗斯、格鲁吉亚和乌克兰的陆海空军及准军事目标的实时报告。