Länderna uppger att en attack mot en av dem ska betraktas som en "attack mot båda".
I ett uttalande heter det att avtalet ska "utveckla aspekter av försvarssamarbetet mellan de två länderna och stärka den gemensamma avskräckningen mot alla former av aggression”.
Beskedet kommer drygt en vecka efter det att Israel genomförde en attack mot ett bostadskvarter i Saudiarabiens grannland Qatar. I maj utbröt strider mellan Pakistan och Indien, som bland annat innehöll robotattacker och artilleribeskjutning.
Avtalet undertecknades av Saudiarabiens kronprins Mohammed bin Salman och Pakistans premiärminister Shehbaz Sharif på onsdagen.
