Нацыянальная акадэмія навук Беларусі развівае навуковае і навукова-тэхнічнае супрацоўніцтва і плённыя дзелавыя адносіны з замежнымі партнёрамі ва ўсім свеце і прадстаўляе Беларусь у такіх міжнародных навуковых арганізацыях, як Міжнародны савет па навуцы (ICSU), Асацыяцыя еўрапейскіх акадэмій навук (ALLEA), Міжакадэмічная група па міжнародных праблемах (IAP), Міжнародная асацыяцыя акадэмій навук (МААН), Міжнародны цэнтр навуковай і тэхнічнай інфармацыі (МЦНТІ), Міжнародны саюз чыстай і прыкладной біяфізікі (IUPAB), Міжнародны кангрэс тэхнічных таварыстваў па механіцы (ICOMES), Міжнародны цэнтр па цепла- і масаабмене (ICHMT).