מדינת ישראל חברה באו"ם מ-11 במאי 1949. ישראל שותפה בארגונים השונים של הארגון ולוקחת בהם חלק (UNICEF ,ITU ,WHO וכדומה). בדרך זו משרד החוץ נחשף לנושאים וליחסים שונים בסדר היום העולמי ושותף לפעילות הבינלאומית. במוסדות האו"ם המשרד דרך נציגיו יכול לעשות שימוש בבמה הבינלאומית כדי להשפיע או לעורר תשומת לב לסוגיות או לעמדות ישראל, וכן לקדם נושאים, בהם קיים לישראל ידע רב ומתקדם. במשך השנים התקבלו באו"ם עמדות רבות שפגעו באינטרסים של ישראל, בהן, ההשוואה בשנת 1975 בין הציונות לגזענות שבוטלה רק בשנת 1991, הענקת מעמד של משקיף לאש"ף בשנת 1974, הכרה שהעניקה גושפנקה ללגיטימציה של הארגון ולתביעותיהם של הפלסטינים, וגינויים רבים שהתקבלו לאורך השנים על פעולותיה של ישראל. עם זאת, התקבלו החלטות ששירתו את ישראל, גם אם במידה שנויה במחלוקת, כתוצאה ממשאים ומתנים והסכמים שנכרתו, הותוו והוסכמו עם נציגי משרד החוץ, כגון החלטה 242 (עם תום מלחמת ששת הימים), החלטה 338 (לאחר מלחמת יום כיפור), החלטה 425 בעניין לבנון, החלטה 1701 שהביאה לסיום מלחמת לבנון השנייה, החלטות שנתקבלו במועצת הביטחון וההחלטה על יום הזיכרון בינלאומי לשואה (2005), שהתקבלה בעצרת הכללית.
שגריר ישראל הנוכחי בעצרת הכללית של האו"ם הוא גלעד ארדן.
יחסים עם נאט"ו.
במשרד החוץ נעשו מאמצים להצטרף אל נאט"ו בשנות החמישים. בשנות החמישים סייעה ברית המועצות בהתחמשותן של מצרים וסוריה. ישראל ראתה בברית נאט'"ו כגורם שבכוחו להרתיע התערבות עתידית של ברית המועצות במזרח התיכון ואת תוקפנותן של מצרים וסוריה וכגורם שביכולתו לתת ערובה לביטחונה של ישראל אם תותקף. ישראל ביקשה להסתפח אל הברית כדי להשתתף במאגר הידיעות של נאט"ו ולהיות חלק בסידורי הקישור והתיאום ותכנון הסדרי ההגנה של הברית. בנוסף ישראל ביקשה שהברית תפרסם הצהרה שכל פגיעה במדינה מזרח תיכונית, לרבות ישראל, תגרור תגובה מצידה. בקשות אלו שנשלחו באיגרת אל מזכיר המדינה של ארצות הברית על ידי אבא אבן, שר החוץ, בנובמבר 1957, והוצגו בפני מועצת נאט"ו בדצמבר באותה השנה, לא נענו בחיוב על ידי הברית בסופו של דבר. כיום נחשבת ישראל לבעלת ברית עיקרית שאינה בנאט"ו, מעמד שאומנם אינו כולל ברית הגנה הדדית אך מציע מגוון הטבות צבאיות וכלכליות.
המרכז לשיתוף פעולה בינלאומי (מש"ב).
המרכז לשיתוף פעולה בינלאומי אמון על סיוע של מדינת ישראל למדינות מתפתחות בעולם, באמצעות הדרכה והכשרה, בישראל ומחוצה לה בתחומי החקלאות, הרפואה, החינוך ורווחה.
המחלקה לאורחים רשמיים (מאו"ר).
המחלקה מטפלת באורחים הרשמיים המגיעים לישראל, אלה עשויים להיות נשיאים, ראשי ממשלה, שרי חוץ, יו"ר פרלמנט, שרים, חברי פרלמנט, עיתונאים, אנשי אקדמיה וכדומה. עבודתה של המחלקה כרוכה בהכנת הביקורים, ארגונם וביצועם, והיא המגישה סיוע לוגיסטי וייעוץ למסלולי סיור. ראש נציגות הוא היוזם את הזמנת המועמד או נותן אישור לכך, כאשר השיקול המרכזי הוא מידת חיוניותו בהשפעתו. גם למעמד ציבורי וקרבה לממשל ולחוגים המעצבים דעת קהל יש חשיבות גדולה. אם לא ניתן להשיג אישים מהשורה הראשונה ניתן להסתפק גם באנשים בתחילת דרכם, העשויים בעתיד לכהן בעמדות השפעה.
המחלקה מבוזרת לפי אזורים גאוגרפים, כשעל כל אזור מופקד עורך תוכנית. העורך מקבל את תיק האורח, הכולל את כל המידע הנחוץ אודותיו, לומד אותו וקובע את ההיבטים של תוכנית הביקור. לאחר שהוא מכין הצעה מסכמת הוא מזמן ישיבת תאום סופית עם כל הגורמים המעורבים. המחלקת שותפה גם לארגון ביקורי אנשים חשובים מאוד (אח"מים) בישראל, באמצעות הענקת ליווי וטיפול בהיבטים הטקסיים השונים של ביקורם.
אגף הכלכלה.
האגף אחראי על קשריה הכלכליים של ישראל על צדדיה השונים עם מדינות העולם וגופים שונים, כמו האיחוד האירופי. על ידי זיהוים של האינטרסים הכלכליים של ישראל, ותוך שילוב של היבטים מדיניים, האגף מתווה את מדיניות החוץ הכלכלית שלה. פעילותו של האגף כוללת בין היתר: סיוע לפיתוח גורמים עסקיים מחוץ לישראל, סיוע במשיכת השקעות לישראל, עידוד הסכמים כלכליים בינלאומיים והעמקת היחסים הכלכליים השונים, בייחוד עם ארגונים כלכליים הבינלאומיים מובילים, כארגוני הסחר העולמי (FAO, OECD, WTO) ועוד.
האגף מורכב מחטיבה אחת ושלוש מחלקות: חטיבת כלכלת המזרח התיכון ושלוש מחלקות כלכלה.
א. חטיבת כלכלת המזרח התיכון - חטיבת כלכלת המזרח התיכון מופקדת על הטיפול "במכלול היחסים הכלכליים בין ישראל לעולם הערבי (הכולל את מדינות ערב, המפרציות והמגרב")
ב. מחלקה כלכלית 1 – אחראית על פיתוח הקשרים הכלכליים עם צפון אמריקה, מדינות אסיה (ובעיקר: יפן, סין, קוריאה וסינגפור), אוקיאניה, (בעיקר אוסטרליה), אמריקה הלטינית (בעיקר: מקסיקו, ברזיל, ארגנטינה וצ'ילה) ואפריקה (בעיקר ניגריה ודרום אפריקה).
ג. מחלקה כלכלית 2 – אחראית על הקשרים הכלכליים עם מרכז ומערב אירופה, עם טורקיה וקפריסין וכן עם ארגון הסחר העולמי וארגון המדינות המפותחות (OECD).
ד. מחלקה כלכלית 3 – אחראית על הקשרים הכלכליים עם רוסיה ומרכז אסיה וכן על נושאי האנרגיה.
מחלקת הטקס.
מחלקת הטקס עוסקת בארגון טקסים רשמיים ובמתן השירותים השוטפים לסגל הדיפלומטי כגון חסינויות, תיאום עם שלטונות המכס, מע"מ, מיסי קנייה, הוצאת תעודות, ותיאום עם המשטרה בענייני שמירה על הנציגים.
מלבד טקסים וקבלות פנים בבית הנשיא ובמשרד ראש הממשלה, המחלקה גם עורכת טקסים בנמל התעופה בן-גוריון כשהנשיא נוסע לביקורים ממלכתיים מחוץ לישראל. בנוסף, המחלקה גם מטפלת במינוי קונסולי כבוד בישראל ובכתבי האמנה לשגרירי ישראל המתמנים לתפקידים מחוץ לישראל.
החטיבה לתכנון מדיני.
החטיבה, שהוקמה בשנת 1993, נועדה "להעמיק את ממד המחשבה המדינית היוצרת ואת התכנון המדיני בסוגיות מפתח של מדיניות החוץ הישראלית, בדגש על תהליכים מדיניים והתפתחויות אזוריות וגלובליות".
החטיבה עוסקת בתכנון לטווח ארוך, תוך מתן תחלופות והצגת עמדות שונות. החטיבה גם מגבשת הערכת מצב מדינית שנתית, העושה את דרכה אל הקבינט וממשלת ישראל.
אגף קשרי תרבות ומדע (קשתו"ם).
האגף אחראי על "ייצוא התרבות" של ישראל לעולם בתחומי מחול, ספרות, מוזיקה, תיאטרון, קולנוע ואמנות פלסטית. האגף מטפל גם בהסכמי תרבות ומדע של מדינת ישראל עם מדינות זרות, בעריכת תוכניות לשיתוף פעולה תרבותי ומדעי ומארח נציגי תרבות ומשלחות מחוץ לישראל ובתקצוב הכללי של האגף.
אגף משפט.
אגף משפט עוסק במתן ייעוץ משפטי לשר החוץ, ליחידות המשרד ולנציגויות ישראל מחוץ לישראל; מטפל בהשלכות המשפטיות של יחסי החוץ של ישראל ושל מהלכי האו"ם ותוכניותיו המיוחדות; מנסח אמנות והסכמים בהם ישראל צד; מטפל בבעיות משפטיות של רשויות ישראל ואזרחיה מחוץ לישראל ובתביעות של ממשלות זרות ושל נציגויותיהן ואזרחיהן בישראל, לרבות בעיות חסינות וזכויות יתר של דיפלומטים זרים בישראל.
האגף בודק הצעות חוק של משרדים אחרים ושלחברי כנסת שיש להם השלכות על משרד החוץ ועל יחסי החוץ של ישראל.
האגף אחראי גם על ריכוז ההליכים הכרוכים בתביעות משפטיות המוגשות בידי המשרד או נגדו, בתיאום עם פרקליטות המדינה. האגף מייצג את המשרד בפני גופים שיפוטיים ומעין שיפוטיים.
נציג האגף משתתף במשא ומתן על ביצוע פעולות עסקיות כמו רכישת נכסים או שכירתם, רכישת ציוד, העסקת קבלנים, כל אלה פעולות החייבות לבוא לידי ביטוי במכרז או בחוזה. נציג האגף גם בודק את החוזים לפני חתימתם.
היועץ המשפטי הנוכחי של המשרד הוא ד"ר טל בקר.
אגפים מרחביים במשרד.
מסגרת הפעילות של האגפים הללו מבוססת על חלוקה גאוגרפית. כל אגף מרכז את הפעילות הנמצאת בתחום אחריותו הגאוגרפית. קיימים שבעה אגפים ולהם מספר מחלקות המייצגות חלוקת משנה גאוגרפית. כל אגף אחראי לפעילות המדינית הנערכת במדינות אשר בתחום עיסוקו, פעילות המתבצעת על ידי השגרירויות והקונסוליות.
המרכז למחקר מדיני (ממ"ד).
בשנת 1974 הוקם המרכז למחקר מדיני לאחר המלצתה של ועדת אגרנט לחזק את מסוגלותה של ישראל להערכות מדיניות אל מול ההערכות הביטחוניות של מחלקת המחקר של אמ"ן. תפקידו של המרכז הוא לחקור היבטים מדיניים וכלכליים של יחסי החוץ של ישראל.
המרכז הוא יחידה עצמאית במשרד החוץ והוא מהווה גם חלק מקהיליית המודיעין הישראלית. היחידה מגייסת כוח-אדם מחוץ לעובדי המשרד. כיום, עוסק המרכז, בנוסף להיבטים מדיניים, גם בהיבטים אסטרטגיים וכלכליים, והוא מתייחס לאזורים גאוגרפיים מגוונים ולא רק למזרח התיכון וסביבתו.
ביקורת על המשרד.
לפי דוח מבקר המדינה לשנת 2006 הבוחן היבטים בפעילות משרד החוץ, קיים במשרד פיצול ארגוני רב במחלקות, ובה בעת חל גם גידול משמעותי במספר יחידותיו בשנים 2000 - 2005. הגידול במספר היחידות מגדיל את מספר המנהלים וסגניהם. לדעת המבקר, השינויים הללו, כשנבחן הקשר בין מבנה המשרד להשגת יעדיו, מעוררים חשש שמא הם נועדו למלא גם את הצרכים האישיים של העובדים בו, ולא את צרכיו הארגוניים של המשרד בלבד.
בדו"ח שפרסם מבקר המדינה בשנת 2015 על ניהול כוח האדם במשרד החוץ, נמתחה ביקורת חריפה על כך שבשנים 2010–2014 משרד החוץ לא קלט צוערים חדשים בהתאם לצרכיו או בהתאם למספר העובדים שפרשו באותה תקופה, והעדיף תחת זאת לאייש את תקני שירות החוץ בעובדי השירות המינהלי, אשר חלק ניכר מהם אינו כשיר לשרת בנציגויות. הדו"ח מצטט את מסמכי הנהלת המשרד מהם עולה, כי קיים מחסור בצוערים הנובע מפערים בהיקף גיוס הצוערים שהחלו בשנת 2000 עקב יישום החלטות ממשלה לקיצוץ כוח אדם בשירות המדינה.