Trước đó, hiệp định này đã được ký tắt giữa Phó Thủ tướng, Bộ trưởng Ngoại giao Việt Nam Phạm Bình Minh và Bộ trưởng Ngoại giao Mỹ John Kerry vào ngày 10/10/2013 tại Brunei trong khuôn khổ của Hội nghị Thượng đỉnh ASEAN lần thứ 23.
Hiệp định 123 được ký kết trên tinh thần của Mục 123 về “Hợp tác với các quốc gia khác” trong Luật Năng lượng nguyên tử năm 1954 của Hoa Kỳ nhằm điều chỉnh các giao dịch thương mại trong lĩnh vực năng lượng hạt nhân và tạo khung pháp lý để tăng cường hợp tác giữa Việt Nam với các đối tác Hoa Kỳ trong các hoạt động nghiên cứu, đào tạo, phát triển và ứng dụng năng lượng nguyên tử, đặc biệt trong phát triển điện hạt nhân ở Việt Nam. Hiệp định này là cơ sở để Việt Nam có thể tiếp nhận công nghệ hạt nhân tiên tiến, hiện đại trực tiếp hoặc có nguồn gốc từ Hoa Kỳ cho các dự án điện hạt nhân của Việt Nam. Phạm vi hợp tác của Hiệp định gồm phát triển việc sử dụng năng lượng hạt nhân; nghiên cứu, phát triển và ứng dụng công nghệ lò phản ứng hạt nhân dân sự, quản lý nhiên liệu đã qua sử dụng; đào tạo, phát triển cơ sở hạ tầng và nguồn nhân lực; nghiên cứu, ứng dụng đồng vị phóng xạ trong công nghiệp, nông nghiệp, y tế và môi trường; bảo vệ bức xạ, quản lý chất thải phóng xạ, nhiên liệu đã qua sử dụng; an toàn, an ninh, thanh sát và không phổ biến hạt nhân.
Hiệp định cũng quy định chỉ chuyển giao nhiên liệu uranium có độ giàu thấp và các vật liệu, thiết bị được chuyển giao để thực hiện các ứng dụng theo khuôn khổ của Hiệp định. Hiệp định có hiệu lực 30 năm, có hiệu lực với mỗi giai đoạn là 5 năm và có thể được sửa đổi khi có thỏa thuận giữa hai bên thông qua đường ngoại giao
