NILU har både nasjonale og internasjonale oppgaver, og har mange oppdrag som koordinator for internasjonale miljøprosjekter. Et eksempel er forskningsprogrammet EMEP, et fellesprogram for overvåking og vurdering av langtransportert luftforurensninger i Europa. Innen EMEP har NILU siden 1977 hatt ansvaret for å anbefale målemetoder, samle inn og bearbeide data. NILU er også en av fire samarbeidende institusjoner i «Temasenter for luftkvalitet» under Det europeiske miljøbyrået (EEA). NILU har en ledende internasjonal rolle i det å samle inn, lagre og stille til rådighet måledata fra atmosfærisk forskning og måleprogrammer. Som ansvarlig for internasjonale databaser, mottar NILU derfor data fra flere land.