นาโนเทค สวทช. ดำเนินการพัฒนาความร่วมมือด้านนาโนเทคโนโลยีร่วมกับหน่วยงานพันธมิตรต่างประเทศอย่างต่อเนื่อง โดยมุ่งเน้นการส่งเสริมและสนับสนุนให้ศูนย์ฯ เป็นที่รู้จักและได้รับการยอมรับในฐานะหน่วยงานที่มีความเป็นเลิศทางด้านนาโนเทคโนโลยีในเวทีระดับนานาชาติ จากการสร้างฐานความร่วมมือในการระดมทุนวิจัยและให้ทุนวิจัยแก่พันธมิตรต่างประเทศ อีกทั้งสร้างความร่วมมือในเชิงยุทธศาสตร์ จากการเป็นเจ้าภาพจัดการประชุมเชิงวิชาการหรือเชิงปฏิบัติการ จนเกิดเป็น
ความร่วมมือระหว่างหน่วยงาน อาทิ ข้อเสนอโครงการวิจัย การลงนามสัญญาความร่วมมือ เป็นต้น