"Det här är en oroande utveckling", säger EU i ett uttalande i samband med ett möte för IAEA:s styrgrupp i Wien under måndagen.
USA:s representant, Louis Bono, uttrycker "stor oro" och kräver att atomenergiorganet genast får den tillgång som krävs.
– Om Iran inte gör det kommer vi att i nära diskussion med de andra medlemmarna bestämma vad som är en lämplig respons, säger Bono.
Övervakningskameror
Dispyten handlar om det avtal som Iran och IAEA slöt den 12 september om att atomenergiorganet skulle få serva sina övervakningskameror på landets kärnkraftsanläggningar, något Iran tidigare i år begränsade tillgången till.
Under söndagen uppgav IAEA att man nekats "absolut nödvändig" tillgång till en tillverkningsanläggning i närheten av Teheran i strid med avtalet. Den iranske ambassadören svarade på Twitter att anläggningen inte ingår i avtalet.
Kritik från Israel
Under måndagen fick Irans kärnenergiprogram hård kritik även från israeliskt håll. Nye premiärministern Naftali Bennett gjorde sitt första framträdande i FN:s generalförsamling och i sitt tal påstod han att Iran tagit stora steg mot att kunna utveckla kärnvapen.
– Irans kärnvapenprogram är i ett avgörande skede. Samtliga röda linjer har överskridits, sade Bennett.
Den iranska regeringen har dementerat att landet vill utveckla kärnvapen.
Samtal om att återupprätta det internationella kärnenergiavtalet med Iran pågick i somras i Wien, men ajournerades den 20 juni. Senare meddelade Irans regering att förhandlingarna skjuts på obestämd framtid.
Det så kallade Iranavtalet sköts i sank för tre år sedan då USA – under dåvarande presidenten Donald Trumps ämbetsperiod – lämnade avtalet och införde nya sanktioner mot Iran. Efterträdaren Joe Biden har sagt att han vill rädda avtalet.