היחסים הדיפלומטיים בין שתי המדינות החלו בשנת 1997, בעקבות פרסום הצהרה משותפת לשתי המדינות בדבר רצונן למסד יחסים דיפלומטיים בין שתי המדינות. הצהרה זו באה בעקבות משא ומתן חשאי שנמשך מספר חודשים, בין מנכ"ל משרד החוץ הישראלי, איתן בנצור, לבין מנכ"ל לשכת נשיא קרואטיהפרניו טוג'מן, חרבויה שריניץ', אשר נערך בבודפשט. במסגרת המשא ומתן החשאי, הביע טוג'מן את רצונו לקיים ביקור רשמי בישראל, ובהזדמנות זו להתנצל על הפשעים שביצעו בני העם הקרואטי בקהילה היהודית בקרואטיה במהלכה של מלחמת העולם השנייה. הדבר הגיע בתגובה להאשמות כנגד טוג'מן בדבר אנטישמיות והכחשת השואה, אשר הועלו כנגדו לאורך השנים.
במהלך חודש פברואר 2012, קיים נשיא קרואטיה, איוו יוסיפוביץ', ביקור רשמי בישראל, אשר במהלכו נשא נאום בכנסת. במהלך נאומו, הביע יוסיפוביץ' מחד תרעומת על אדישות העולם ביחס לאירועי הדמים בסוריה, ומאידך הביע התנצלות רשמית, בשם בני העם הקרואטי, על הפרעות בבני העם היהודי שנעשו ביהודי קרואטיה לאורך מלחמת העולם השנייה, בהשתתפות רבים מאזרחי קרואטיה[1]. כמו כן, במהלך פגישתו עם נשיא מדינת ישראל, שמעון פרס, הבהיר הנשיא את רצונו לחזק ולהעמיק את הקשרים שבין שתי המדינות[2].
היקף הסחר ההדדי בין שתי המדינות עלה בצורה משמעותית לאורך העשור הראשון של המאה ה-21. בשנת 2007, בשעה שהיקף הסחר ההדדי בין שתי המדינות עמד על סך של למעלה ממיליארד דולר בשנה, הושקה לראשונה לשכת המסחר ישראל קרואטיה, בתמיכתם של אנשי עסקים מקרואטיה ומישראל[6].
בין השנים 2009-2007 התקיימו 6 פרויקטים משותפים לשתי המדינות, בתחומי ביו-רפואה וביו-טכנולוגיה, אופטיקה, איכות הסביבה וכימיה, אשר מומנו על ידי שתיהן במשותף[7].
בשנת 2009 הושקה לראשונה תוכנית משותפת, אשר נועדה לקדם את תחום המחקר והפיתוח המשותף לשתי המדינות, ולסייע בהוצאתם לפועל של פרויקטים עסקיים משותפים בין השתיים. כמו כן, בתאריך 31 במרץ2011 הגיע ראש ממשלת קרואטיה, יחד עם שר הכלכלה הקרואטי, לביקור רשמי בישראל, אשר במסגרתו נפגשו עם ראש ממשלת ישראל, בנימין נתניהו, וכן עם שר התמ"ת, שלום שמחון, במטרה לבחון דרכים חדשות להרחיב ולהעמיק את הסחר ההדדי שבין שתי המדינות[8].
ב-26 בנובמבר 2020 אשררה ממשלת ישראל הסכם בינה לבין ממשלת הרפובליקה של קרואטיה, בדבר שיתוף פעולה בסוגיות של ביטחון פנים וביטחון הציבור.[9]
קרואטיה נמנעה בהצבעה באו"ם ב-10 במאי 2024 על שדרוג מעמד הפלסטינים[10]