Hợp tác quốc tế là một trong những hướng phát triển quan trọng, góp phần nâng cao năng lực chuyên môn và mở rộng phạm vi hoạt động của Viện Dinh dưỡng. Thông qua hợp tác với các tổ chức, cơ sở nghiên cứu, trường đại học và chính phủ nước ngoài, Viện có điều kiện tiếp cận với các tiến bộ khoa học, kỹ thuật và phương pháp tiếp cận tiên tiến trong lĩnh vực dinh dưỡng và thực phẩm.

Lĩnh vực hợp tác rất đa dạng, bao gồm: nghiên cứu cơ bản về khoa học dinh dưỡng và thực phẩm; công nghệ thực phẩm; các nghiên cứu can thiệp tại cộng đồng và bệnh viện; phát triển các kỹ thuật chẩn đoán, xét nghiệm, kiểm nghiệm tại hệ thống phòng thí nghiệm; hợp tác trong đào tạo và phát triển nguồn nhân lực; tổ chức các chương trình trao đổi chuyên môn, hội nghị, hội thảo khoa học trong nước và quốc tế.

Từ khi thành lập đến nay, Viện Dinh dưỡng đã xây dựng và duy trì mối quan hệ hợp tác hiệu quả với nhiều tổ chức quốc tế (như WHO, UNICEF, FAO, ADB, HKI...), các chính phủ (Hà Lan, Nhật Bản, Pháp…), cũng như các trường đại học và tổ chức phi chính phủ. Những mối quan hệ này không chỉ hỗ trợ về mặt kỹ thuật và tài chính, mà còn là nguồn động lực quan trọng để Viện hội nhập sâu rộng với cộng đồng khoa học quốc tế và nâng cao chất lượng chuyên môn trong nước.