Kể từ khi thành lập năm 2009, Trường không ngừng nỗ lực phát triển quan hệ chặt chẽ với các đối tác trong và ngoài nước nhằm đa dạng trong hợp tác đào tạo và nghiên cứu khoa học, tạo nhiều cơ hội trao đổi học thuật và thực tập cho giảng viên và sinh viên của Trường. Tính đến năm 2019, Trường đã ký 120 biên bản ghi nhớ và thỏa thuận hợp tác với các đại học, viện nghiên cứu, tổ chức và doanh nghiệp đến từ 15 quốc gia trên thế giới như Pháp, Italia, Ba Lan, Lithuania, Ailen, Nhật Bản, Hàn Quốc...

Đặc biệt, USTH nhận được sự hỗ trợ mạnh mẽ từ liên minh hơn 40 trường đại học và viện nghiên cứu hàng đầu của Pháp (USTH Consortium), trong số đó có xây dựng các chương trình đào tạo, cử giảng viên tham gia giảng dạy tại USTH, hỗ trợ và tạo điều kiện cho sinh viên USTH sang Pháp thực tập, xây dựng và triển khai các chương trình nghiên cứu chung.

Trường cũng phối hợp hiệu quả với các đối tác để xây dựng và triển khai các dự án trao đổi học thuật quốc tế Eramus+ của Liên minh châu Âu (Eramus+ International Credit Mobility). Riêng trong năm 2019, đã có 05 dự án mà Trường tham gia xây dựng nhận được tài trợ với tổng kinh phí là 83,000 Euro. Các dự án này mang lại cơ hội trao đổi học tập và nghiên cứu cho sinh viên và giảng viên của trường tại nhiều nước ở châu Âu.

USTH là thành viên Hiệp hội các Trường đại học Đông Nam Á (ASAIHL), Liên minh Vệ tinh nhỏ châu Á (AMC-Asian Micro-satellite Consortium). Một cách tự nhiên, USTH được khai thác mạng lưới hợp tác quốc tế của Viện Hàn lam, đặc biệt là vai trò thành viên của Viện Hàn lâm trong các hiệp hội như Tổ chức Đại học Pháp ngữ (AUF), Hiệp hội các Viện Hàn lâm Khoa học châu Á (AASA), Hiệp hội Khoa học Thái Bình Dương (PSA), Liên Hiệp hội Vật lý địa cầu và Trắc địa quốc tế, Ủy ban Hải dương học Liên chính phủ (IOC).