O texto da resolução foi redigido pelo Reino Unido, pela França e pela Alemanha (o chamado grupo E3, ou os três europeus), em associação com os Estados Unidos.
A resolução foi aprovada em Viena, sede da AIEA, por 19 dos 35 países participantes, disseram várias fontes diplomáticas à agência de notícias France-Presse (AFP).
A Rússia, a China e o Burkina Faso votaram contra.
Onze países, incluindo a África do Sul, a Índia, o Paquistão, o Egito, a Indonésia e o Brasil, abstiveram-se, segundo a AFP.
A Venezuela e o Paraguai não puderam participar devido a contribuições financeiras insuficientes.
Antes da votação, o Irão tinha ameaçado reduzir a cooperação com a AIEA se a resolução fosse adotada.
O aviso do Ocidente a Teerão surge no meio de tensões crescentes no Médio Oriente.
O Irão ameaçou na quarta-feira atacar bases militares norte-americanas em caso de conflito com os Estados Unidos.
O Presidente norte-americano, Donald Trump, disse recentemente sentir-se "menos confiante" num acordo com Teerão sobre o programa nuclear iraniano.
Novas conversações estão previstas para domingo, segundo Teerão, após cinco sessões de negociações.
Os dois países estão a tentar chegar a acordo sobre um eventual texto que impeça o Irão de adquirir armas nucleares em troca do levantamento das sanções que prejudicam a economia iraniana.
O Irão nega ter a ambição de adquirir armas nucleares e afirma que o seu programa nuclear se destina a fins civis.
"Os Estados Unidos estão a negociar de boa-fé para chegar a um acordo", disse o encarregado de negócios dos Estados Unidos, Howard Solomon, durante as discussões desta semana na sede do organismo da ONU em Viena.
"O Irão tem agora uma oportunidade clara de criar confiança", oferecendo à AIEA "maior transparência" e interrompendo a expansão do programa nuclear, referiu.
A resolução adotada hoje apela a Teerão para que "corrija urgentemente o incumprimento" dos compromissos assumidos no âmbito do Tratado de Não Proliferação de Armas Nucleares (TNP).
Nestas condições, o organismo da ONU "não está em condições de garantir que o programa nuclear do Irão seja exclusivamente pacífico".
Esta situação "levanta questões que são da competência do Conselho de Segurança das Nações Unidas", o órgão com poderes para impor sanções, de acordo com o texto da resolução.
O Conselho de Governadores da AIEA ameaça na resolução remeter o assunto para o Conselho de Segurança se Teerão não tomar medidas nas próximas semanas.
A agência tenta em vão obter esclarecimentos sobre o destino desconhecido de materiais e equipamentos nucleares resultantes de atividades não declaradas levadas a cabo até ao início da década de 2000.
Nos últimos meses, Teerão também aumentou a produção de urânio enriquecido a 60%, um limiar próximo dos 90% necessários para conceber uma bomba.
Na declaração ao Conselho de Governadores, o E3 recordou que Teerão tinha acumulado um arsenal suficiente para fabricar "mais de nove armas nucleares".
"Enquanto dialogava este ano com os Estados Unidos e com o E3, o Irão prosseguiu incansavelmente a escalada nuclear, para além de qualquer justificação civil credível", denunciaram os diplomatas europeus.
O grupo europeu apelou à República Islâmica para que "mude urgentemente de rumo".
[Notícia atualizada às 10h15]
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