NTNU samarbeider med rundt 200 universiteter i verden om forskning og utdanning. Prioriterte områder er EU, USA, Kina og Japan. NTNUs forskningssamarbeid og nettverk internasjonalt er innen energi og petroleum, ressurser og miljø, globalisering, informasjon og kommunikasjonsteknologi, marin og maritim forskning, materialer, medisinsk teknologi og nord-sør. NTNU og Universitetet i Bergen har sammen inngått avtale med Innovasjon Norge og Norges ambassade i Tokyo og opprettet en rådgiverstilling tilknyttet ambassaden, for å styrke Norge og Japans samarbeid om forskning og utdanning.