Høybråten ble valgt som uavhengig styremedlem i den globale vaksinealliansen GAVI i 2006. I 2011 ble han valgt til styreleder i vaksinealliansen. Han etterfulgte Mary Robinson, Gracca Machel og Nelson Mandela i dette vervet og er den lengst sittende styreleder i organisasjonen. Gavi ble etablert i 2000 som et samarbeid mellom offentlig og privat sektor med et felles mål om å redde barns liv og bedre folks helse gjennom å øke tilgangen til vaksinering i verdens fattigste land.