YK:n valtioiden rajat ylittävien ympäristövaikutusten arvioinnin yleissopimuksen eli Espoon sopimuksen mukaisen kansainvälisen konsultaation tarkoituksena on antaa kaikille maille, joita hanke koskettaa, mahdollisuus tutustua sen vaikutuksiin. Monitahoisen valtioiden välisen Espoo-prosessin tarkoituksena on vakuuttaa sopimuksessa määritellyt viisi ns. aiheuttajavaltiota siitä, että hankkeen lopullinen suunnittelu ja reititys ei aiheuta haitallisia vaikutuksia yli valtiorajojen.  Ympäristövaikutusten arvioinnit, tutkimukset ja konsultaatiot sekä kansallisella että kansainvälisellä tasolla ovat auttaneet Nord Streamia viimeistelemään teknisen suunnittelun ja reitityksen niin, että tuloksena on turvallinen ja ympäristön kannalta kestävä putkilinja.

Espoon sopimus velvoittaa valtioita konsultoimaan keskenään suurhankkeiden mahdollisista, rajat ylittävistä ympäristövaikutuksista. Hankkeen kehittäjänä Nord Stream tarjoaa tietoa (kuten Espoo-raportti), jotta osalliset maat voisivat täyttää Espoon sopimuksen mukaiset velvollisuutensa konsultaatioon. Kansainvälistä konsultaatiota on siksi käyty yleisön ja viranomaisten kanssa maissa, jotka on Espoon sopimuksessa määritelty aiheuttajaosapuoliksi sekä kohdeosapuoliksi. Koska Nord Stream -putkilinja kulkee Venäjän, Suomen, Ruotsin, Tanskan ja Saksan aluevesien ja/tai talousvyöhykkeiden läpi, ja koska hanke toteutetaan niiden lainkäyttöalueella, ovat nämä maat aiheuttajaosapuolia. Maat, joiden lainsäädäntö ei kosketa hanketa, mutta joihin voi koitua vaikutuksia, on määritelty kohdeosapuoliksi. Kohdeosapuolet Nord Stream -hankkeessa ovat Puola, Liettua, Latvia ja Viro.

Kansainvälisen konsultaatiomenettelyn aikana on järjestetty 16 Espoo-kokousta kaikkien Itämeren maiden edustajien kanssa. Kunkin maan viranomaiset tapasivat säännöllisesti toisiaan ja Nord Streamin edustajia seuratakseen Nord Streamin Espoo-raportin edistymistä. Neuvotteluista kansalaisten, viranomaisten ja muiden sidosryhmien kanssa oli tuloksena yli 300 kommenttia, jotka otettiin huomioon. Kommenttien johdosta tutkittiin myös useita reittivaihtoehtoja ja reitin sopeutuksia. Espoo-raportti, jossa kuvaillaan putkilinjan mahdolliset valtioiden rajat ylittävät vaikutukset, julkistettiin 9. maaliskuuta 2009. Julkisen kuulemisvaiheen aikana kaikkien yhdeksän Itämeren maan kansalaisilla oli mahdollisuus tarkastella raporttia. Kansainvälisten konsultaatioiden tulokset on otettu ja otetaan jatkossakin huomioon kansallisissa lupamenettelyissä.

Nord Streamin valtioiden rajat ylittävän ympäristöraportin tarkoituksena on informoida sidosryhmiä rajat ylittävistä vaikutuksista, joita putken rakentamisesta ja käytöstä saattaa aiheutua. Espoo-raportissa kuvaillaan suunnitellun putkilinjan ympäristövaikutukset, ja kaikkien Itämeren maiden viranomaiset ovat arvioineet tuloksia.

Nord Stream julkisti ja jätti Espoo-raportin Itämeren maiden kansallisille viranomaisille yhdeksällä Itämeren maan kielellä maaliskuun 2009 alussa.

Kommentit otetaan huomioon jokaisen “aiheuttajaosapuolen” kansallisessa lupamenettelyssä. Kunkin yhdeksän Itämeren maan vastaavat viranomaiset johtivat julkista kuulemismenettelyä. Nämä viranomaiset keräsivät ja analysoivat Espoo-raportista annettuja lausuntoja. Aiheuttajavaltiot ottavat vastaan kommentteja myös muista maista (kohdevaltiot/osapuolet), ja huomioivat myös nämä kommentit kansallisissa lupamenettelyissään.