پرونده هسته‌ای ایران در طول دو دهه گفت‌و‌گو، به همان اندازه که مسئله‌ای مهم بین‌المللی است، مسیر پیچیده‌ای برای مذاکرات به وجود آورده است. این پرونده به شهرهای مختلف جهان سفر کرده است و هنوز تعیین محل مذاکرات محل بحث و چالش است.
تهران، بروکسل، پاریس، ژنو، بن، لندن، مادرید، لیسبون، استانبول، بغداد، مسکو، آلماتی، مسقط، لوزان، وین و دوحه، شانزده شهری هستند که میزبان مذاکرات هسته‌ای ایران شده‌اند. همچنین، نیویورک نیز به واسطه میزبانی مقر سازمان ملل متحد، میزبان یکی از این مذاکرات بوده است.
در اکثر موارد اخیر، رم افتخار می‌برد که به این فهرست اضافه شود، اما این افتخار را به مدت زمان کوتاهی از دست می‌دهد و مسقط مجدداً به عنوان میزبان مذاکرات مطرح می‌شود. به گزارش‌ها، وزیران خارجه ایران و ایتالیا به طور مجزا اعلام کرده بودند که رم میزبان دوره بعدی گفت‌و‌گوها خواهد بود، اما اعلامیه‌ای از سوی سخنگوی وزارت خارجه ایران در ساعات پایانی روز ۲۵ فروردین به مسکویت این امر غیبت کرد.
محل ایجاد مذاکرات به دلایل مختلف مهم است. اولاً، روابط طرف‌های مذاکره‌کننده با کشور میزبان، به همین دلیل مذاکرات معمولاً در کشورهای بی‌طرف مانند عمان، قزاقستان، سوئیس و اتریش انجام می‌شود. ثانیاً، فاصله جغرافیایی می‌تواند برای مذاکره‌کنندگان مهم باشد. برای نمونه، فاصله ۱۱۶۰۰ کیلومتر بین واشنگتن و مسقط که حدود ۱۴ ساعت پرواز طول می‌کشد، برای دیپلمات‌های آمریکایی ممکن است طاقت فرسا باشد. در نتیجه، اروپا گزینه‌ای مناسب‌تر برای بازیگران مختلف است.
اهمیت اصلی همچنین به مسائل امنیتی و حفظ محرمانگی مذاکرات مربوط است. این پرونده‌ای است که بسیاری از بازیگران منطقه‌ای و بین‌المللی نسبت به جزئیات آن حساس هستند و سعی می‌کنند بر روند مذاکرات تاثیر بگذارند. تجربیات گذشته در اروپا نشان می‌دهد که نشت مکرر اطلاعات و فعالیت‌های جاسوسی دیگر بازیگران برای تأثیرگذاری بر مذاکرات وجود داشته است.
در ماه ژوئن ۲۰۱۵، شرکت امنیت سایبری کسپرسکی یک بدافزار پیچیده را کشف کرد که به سیستم‌های سه هتل میزبان مذاکرات هسته‌ای ایران فيلتر شده بود. این بدافزار که به نام دوکیو ۲.۰ شناخته می‌شود، ممکن است از دستگاه‌های نظارتی مختلف استفاده کرده باشد. این بدافزار توانست اطلاعات را بدون ارائه ردپایی جمع‌آوری کند. کسپرسکی نام هتل‌ها را فاش نکرد، اما ناشی از فعالیت‌های جاسوسی اسرائیل مطرح شد.
نیز، گزارش‌ها نشان می‌دهند که در مذاکرات وین، دیپلمات‌ها به خاطر تهدیدات نظارتی مجبور بودند در فاصله از هتل‌ها ارتباطات خود را ادامه دهند. مثلاً، جان کری و محمد جواد ظریف گاهی گفت‌و‌گوهای خود را به‌صورت پیاده‌رو انجام می‌دادند تا از شنود جلوگیری شود.
این سابقه جاسوسی اسرائیل و ناتوانی دستگاه‌های نظارتی غربی در حفظ امنیت، عامل اصلی نگرانی هیات ایرانی است. احتمال دارد این امر باعث شده باشد که تهران برای مذاکرات بعدی، حتی اگر برگزاری‌ها در رم صورت گیرد، سفارتخانه عمان را باز هم به‌عنوان میزبان تعیین کند.