Türkiye'nin bilimsel ve teknolojik alanda ikili, çok taraflı ve bölgesel işbirliği konularında birçok etkinliği bulunmaktadır. İkili işbirliği hükümetlerarası anlaşmalarla veya Türk Hükümeti adına TüBİTAK ve muadili yabancı kuruluşlar arasında imzalanan anlaşma ve protokoller çerçevesinde yürütülmektedir. ABD, Rusya Federasyonu, Macaristan, Kazakistan, Pakistan, Azerbaycan ve Arnavutluk ile imzalanan hükümetlerarası ikili anlaşmalar bulunmaktadır. Ayrıca TüBİTAK'ın yabancı kuruluşlar ile yapmış olduğu çok sayıda anlaşma vardır. Bu kuruluşlar arasında DFG (Almanya), CNR (İtalya), CNRS (Fransa), CSIR (Hindistan), SSTCC (Çin) sayılabilir. Bölgesel işbirliği etkinlikleri çerçevesinde TÜBİTAK, Ekonomik İşbirliği Örgütü'nün (ECO) ve Karadeniz Ekonomik İşbirliği Teşkilatı'nın (BSEC) çalışmalarına da katılmaktadır.

Türkiye bilim ve teknoloji alanında NATO, OECD, İslam Konferansı Örgütü (OIC), Avrupa Bilim Vakfı (ESF) ve Uluslararası Bilimsel Birlikler Konseyi (ICSU) gibi birçok uluslararası kuruluşun çalışmalarına da katılmaktadır. Ayrıca COST (Bilimsel ve Teknik Araştırma Alanında Avrupa İşbirliği) ve EUREKA (Avrupa Araştırma Koordinasyon Kurumu) programlarının üyesi olan Türkiye, Avrupa Birliği'nin bazı programlarında da görev almaktadır.