서울 정상회의는 의제 설정에 있어 핵테러 방지를 목표로 취약 핵물질의 방호를 강화하자는 워싱턴 정상회의의 기본 취지를 계승함과 동시에, 핵안보정상회의에 대한 국제사회의 공감대와 지지를 확대하기 위해 논의 주제와 대상을 확대하고자 했다. 따라서 서울 정상회의의 우선적인 과제는 워싱턴 정상회의 합의와 국가공약의 이행 성과를 평가하고, HEU 최소화, IAEA 역할 강화, 핵안보 조약 비준, 핵물질 운송보안 강화 및 불법거래 방지, 핵 감식, 정보보안, 핵안보 문화, 국제협력 확대 등 워싱턴 정상회의에서 제기된 9개 의제를 집중적으로 논의하는 것이었다. 하지만, 기존 의제의 심화 발전에 그치는 것이 아니라, 후쿠시마 원전사고 이후 급격히 변화된 국제 원자력 환경을 반영하여 원자력의 안전문제를 위시로 새로이 부각된 핵안보 현안을 신규 의제로 추가함으로써 논의의 진전을 이루고자 했다.
서울 정상회의는 워싱턴 정상회의 의제를 이어나가 EU 최소화, IAEA 역할 강화, 핵안보 조약 비준, 핵물질 운송보안 강화 및 불법거래 방지 등 9개 사안을 논의하고, 일본 원전 사고 후 심각해진 원자력 문제 등 논제를 확대하였다.