Міжнародна діяльність здійснюється в національних інтересах України у правовому просторі поточних і перспективних Міжнародних угод України про науково-технічне співробітництво з закордонними країнами, Меморандуму Уряду України і Генерального Директора ЮНЕСКО, директивних вказівок і постанов Президії НАН України, Міністерства освіти і науки України.

Основні наукові напрямки міжнародної діяльності: теорія розпізнавання зображень та створення на її основі ефективних інтелектуальних інформаційних технологій, інтелектуалізація мовленнєвих технологій на базі дослідження та моделювання природної мови, нейромережеві технології та їх застосування, інтелектуальна робототехніка, інтелектуалізація інформаційних технологій, комп’ютерна лінгвістика, моделювання та прогнозування в економіці, інформаційні технології в біології і медицині, інформаційно-комунікаційні технології в освіті.

Особливе місце в міжнародній діяльності займає співробітництво з ЮНЕСКО. Робота ведеться у двох напрямках:

• 
  Пряме представництво Центру на рівні Національної комісії України в ЮНЕСКО. Директор Центру, чл.-кор. НАНУ, професор Гриценко В.І. виконує функції члена Національної комісії України у справах ЮНЕСКО, є постійним представником України на сесіях Генеральної конференції ЮНЕСКО та програми «Інформація для всіх». В рамках співробітництва з ЮНЕСКО проводиться координаційна робота зі структурами Виконавчої Ради ЮНЕСКО по обговоренню стратегічних орієнтирів діяльності ЮНЕСКО, у тому числі, стратегічних напрямків розвитку інформаційних технологій та систем.
• Координаційна діяльність в галузі розробки та використання інформаційних і телекомунікаційних технологій в науці і освіті спільно з кафедрою ЮНЕСКО “Нові інформаційні технології в освіті для всіх” .

Міжнародна діяльність проводиться за такими напрямками: участь Міжнародного Центру, як опорного центру ЮНЕСКО, у міжнародних програмах та заходах ЮНЕСКО, координація наукової та науково-технічної діяльності на міжнародному рівні, участь у міжнародних конференціях та семінарах, публікації та лекторська діяльність за кордоном, стажування в закордонних установах, участь у міжнародних виставках, презентації науково-технічних досягнень та розробок Міжнародного Центру делегаціям іноземних фахівців, що приїздять безпосередньо до Міжнародного Центру тощо.

В ході міжнародного науково-технічного співробітництва проводяться роботи з закордонними центрами, організаціями, установами країн світового співтовариства. У тому числі з країнами СНД (Росія, Бєларусь, Казахстан, Узбекистан, Молдова, Азербайджан), Центральної та Східної Європи (Німеччина, Швеція, Чехія, Польща, Греція, Болгарія), а також США, Мексикою, Канадою, Китаєм, Південною Кореєю.

Міжнародне співробітництво здійснюється у формі: представництва України на рівні національних комісій в міжнародних організаціях світового рівня, членства провідних науковців Центру у міжнародних академіях (Міжнародна академія навігації і керування рухом, С.-Петербург, Росія), представництва у вчених радах закордонних наукових асоціацій (Російська асоціація штучного інтелекту, Міжнародна асоціація творців і користувачів інтелектуальних систем (АТКІС), Міжнародна асоціація International Association on Pattern Recognition (IAPR)), участі провідних науковців Центру у роботі міжнародних наукових та науково-технічних організацій, редколегіях міжнародних періодичних видань, організаційних та програмних комітетах міжнародних конференцій, семінарів та ін.