围绕重点与优势研究领域，研究所先后与美国、荷兰、法国、意大利、德国、新西兰等国三十余个科研机构、大学，联合国粮食及农业组织、国际原子能机构等国际组织建立了科技合作与交流关系。研究所与国际原子能机构、荷兰瓦赫宁根大学及研究中心食品安全研究所、安捷伦科技有限公司建立国际科技合作平台3个；主持和参与各类国际合作项目20余项。

中国农业科学院与国际原子能机构食品安全与质量协作中心（IAEA Collaborating Centre for Nuclear Techniques in Food Safety and Quality，2019-2023），合作方为国际原子能机构（IAEA）。协作中心通过合作项目、交流访问等强化了双方在食品安全与质量领域的合作，进一步增强了研究所科技创新能力，也提升了研究所的国际影响力。

持久性有机污染物（POPs）联合研究中心（IQSTAP-WFSR Joint Research Center of POPs，2017-2020，2020-2024），合作方为荷兰瓦赫宁根大学及研究中心食品安全研究所（WFSR）。依托中心，双方共同申请国际项目、举办国际学术会议，开展线上和线下交流，进一步密切了双方的合作关系。

农产品质量安全新技术研发联合实验室（IQSTAP-Agilent Joint Research Labs of Innovation Techniques on Agro-products Quality and Safety，2017-2020），合作方为安捷伦科技有限公司。联合实验室建立后，双方联合开展了农产品中新的检测方法研发以及AOAC国际方法标准的具体参与和评价验证工作。