สร้างความร่วมมือต่างประเทศเชิงยุทธศาสตร์ กระทรวงวิทยาศาสตร์ฯ มีความร่วมมือกับหลาย ๆ ประเทศ ตั้งแต่อดีตจนถึงปัจจุบัน รวมถึงความร่วมมือในอนาคตอันใกล้ อาทิ ญี่ปุ่น โดยมีความร่วมมือด้านการสนับสนุนทุนทางด้านพัฒนานโยบาย และจากการเยือนญี่ปุ่นอย่างเป็นทางการระหว่างวันที่ 25-28 พฤศจิกายนที่ผ่านมา มีการหารืออันจะนำไปสู่ความร่วมมือใน 3 ด้านหลักคือ

1. จัดตั้ง Climate Change Technology Transfer Center

2. จัดตั้งสถาบันวิจัยนโยบายด้านวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยีและนวัตกรรม และ

3. จัดตั้ง National Space Program

อีกประเทศที่มีความสัมพันธ์ยาวนานคือ สาธารณรัฐประชาชนจีน กระทรวงวิทยาศาสตร์ฯ มีความร่วมมือด้าน วทน. เพื่อการพัฒนาภูมิภาคเอเซีย-แปซิฟิก และกำลังขยายผลความร่วมมือด้านอวกาศ โซลาเซลล์ ยานยนต์ไฟฟ้า ฯลฯ สำหรับสหพันธรัฐรัสเซีย กำลังจัดทำความร่วมมือด้านการแลกเปลี่ยนบุคคลากรวิจัย ใน 5 สาขา ได้แก่

1. สาขาเทคโนโลยีนาโน

2. สาขาเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์และอิเล็กทรอนิกส์

3. สาขาเทคโนโลยีอวกาศ

4. สาขามาตรวิทยา และ

5. สาขาเทคโนโลยีนิวเคลียร์

และสำหรับสหราชอาณาจักร โดยมีกองทุนความร่วมมือนิวตัน ภายใต้วงเงินสนับสนุน 82.5 ล้านบาท เพื่อการวิจัยร่วมและการสร้างนวัตกรรม ส่วนในประเทศเพื่อนบ้านเช่น สปป.ลาว มีความร่วมมือด้าน วทน. ครอบคลุม 14 สาขา ที่ทั้งสองประเทศมีความสนใจร่วมกัน นอกจากนั้นยังมีอีกหลายประเทศที่อยู่ระหว่างการหารือและจะมีความร่วมมือให้แน่นแฟ้นขึ้นในอนาคต ได้แก่ อียู สหรัฐอเมริกา เยอรมนี ฝรั่งเศส เกาหลี และประเทศในกลุ่มอาเซียน เป็นต้น