Существенные научные результаты многостороннего сотрудничества находят выражение в совместных монографиях и статьях, докладах на международных конференциях и симпозиумах, авторских свидетельствах. Налажены постоянные деловые контакты; проблемные комиссии, в состав которых входят ведущие учёные, превратились в слаженные творческие коллективы.
АН СССР активно участвует в разработке научно-технических проблем в рамках комитета СЭВ по научно-техническому сотрудничеству. План координации научных и технических исследований охватывает свыше 30 важнейших проблем. Учреждения АН СССР часто выполняют функции головных организаций. Комплексная программа дальнейшего углубления и совершенствования сотрудничества и развития социалистической экономической интеграции стран — членов СЭВ (1971) предусматривает, в частности, разработку ряда научных проблем, имеющих первостепенное значение для развития народного хозяйства этих стран, на основе использования наиболее эффективных методов сотрудничества и новых организационных форм.
В 1975 впервые в истории международных научных связей АН СССР была достигнута договорённость о переходе на пятилетнее планирование двустороннего сотрудничества. Пятилетние (1976—80) проблемно-тематические планы были подписаны с Болгарской АН, Венгерской АН, АН ГДР, АН Кубы, АН МНР, польской АН, Академией СРР и Академией общественных и политических наук СРР, Чехословацкой АН. В 1976 подписан пятилетний план сотрудничества с Советом академий наук и искусств СФРЮ. Претворение в жизнь этих планов, включающих совместные исследования по 200 проблемам (свыше 500 тем в области естественных и общественных наук), позволит ускорить научно-технический прогресс. Ведётся обмен научными сотрудниками для проведения совместных исследований, консультаций, научных симпозиумов, конференций, чтения лекций. В 1975 АН СССР командировала в социалистические страны около 4500 советских учёных; свыше 4900 учёных были приняты АН СССР.
АН СССР большое значение придаёт развитию и укреплению научных связей с капиталистическими и развивающимися странами.
Основные направления научных связей АН СССР — двусторонние контакты с национальными научными организациями, учреждениями и учёными США, Франции, ФРГ, Великобритании, Италии, Швеции, Японии и др. АН СССР имеет также многосторонние контакты с капиталистическими странами в международных научных организациях и программах и организует приём зарубежных учёных. Объём научных связей АН СССР с капиталистическими и развивающимися странами непрерывно увеличивается, особенно в 70-е гг. Число стран, с которыми имелись разнообразные научные связи, возросло с 49 в 1970 до 97 в 1975. АН СССР участвует в осуществлении 83 межправительственных соглашений, программ, протоколов о научно-техническом и культурном сотрудничестве. Количество соглашений АН СССР о научном сотрудничестве и обмене учёными с национальными научными организациями увеличилось с 13 в 1971 до 30 в 1975. В 1-й половине 70-х гг. АН СССР направила в капиталистические и развивающиеся страны около 12 тыс. учёных (около половины посещает США, Францию, ФРГ, Великобританию, Италию, Японию и приняла около 22 тыс. В научных связях АН СССР осуществляется переход от отдельных контактов к планомерному сотрудничеству на долгосрочной основе. Разрабатываются перспективные долгосрочные программы — межправительственные и межакадемические, в возрастающей степени используются кооперация исследований и совместные научные работы. Так, АН СССР начала сотрудничество с учёными США в области исследования космоса, кульминацией которого явился полёт по программе «Союз — Аполлон» (1975), а также в области энергетики, химического катализа, исследования Мирового океана, охраны окружающей среды, ядерной физики и т. п.
АН СССР активно участвует в деятельности международных организаций и исследованиях по различным научным проблемам глобального и регионального характера. Эта форма сотрудничества АН СССР особенно активно развивалась с начала 50-х гг. В 1950 научные учреждения и отдельные учёные АН СССР состояли членами 3, в 1965 — 89, в 1976 — 155 международных неправительственных организаций.
Активизировалось участие учёных АН СССР также и в деятельности международных межправительственных организаций — ООН, ЮНЕСКО, МАГАТЭ, ВОЗ, МОТ, ЮНИДО и др. Важную роль играет деятельность АН СССР в крупнейшей международной неправительственной организации — Международном совете научных союзов (МСНС), объединяющем 17 международных научных союзов в области естественных и общественных наук и АН и национальные научные организации более 60 стран. Одно из свидетельств признания мировых достижений советской науки — избрание учёных Советского Союза на руководящие посты в международных организациях. В 1965 трое советских учёных были президентами и 24 вице-президентами международных научных организаций, В 1975 139 учёных занимали руководящие посты, из них 55 — посты президентов и вице-президентов. С 1971 посты президентов и вице-президентов международных научных организаций занимали или занимают В. А. Амбарцумян, И. И. Артоболевский, Н. В. Белов, Г. К. Боресков, Б. М. Вул, Б. Г. Гафуров, Е. М. Жуков, В. Н. Кондратьев, Ф. В. Константинбв, П. Г. Костюк, А. А. Марков, А. А. Михайлов, А. И. Опарин, Б. Н. Петров, Л. С. Понтрягин, Л. И. Седов, В. И. Смирнов, Б. С. Соколов, М. А. Стырикович, П. Н. Федосеев и др.
Членство АН СССР в международных организациях даёт возможность советским учёным участвовать в работе международных конгрессов, конференций, а также в мероприятиях, проводимых в различных странах (в 1960 в 86 мероприятиях — 263 советских учёных; в 1975 в 196 мероприятиях — 935 советских учёных). В СССР проводятся международные конгрессы, конференции, симпозиумы и заседания руководящих органов международных научных организаций (в 1975 — 16, более 3000 иностранных учёных). Всё больше развёртываются глобальные научно-исследовательские программы в области естественных и общественных наук. В 1932—33 имелась лишь одна программа (второй Полярный год), в 1960—62 — 5, в 1975 насчитывалось свыше 30 крупных долгосрочных программ (изучение Мирового океана, окружающей среды, исследование космического пространства, Международная программа геологической корреляции, Международная программа глобальных атмосферных исследований, Международные исследования магнитосферы, Международный геодинамический проект и др.); в области общественных наук Международный проект по развитию социальных наук в мире, Международный проект «Изучение славянских культур», Международный проект «Автоматизация и рабочий класс» и др.
Эта форма деятельности отвечает потребностям объединения усилий учёных в мировом масштабе, ускоряет развитие мировой науки и поддерживается правительствами различных стран, международными организациями, а также международными и частными фондами. Для практической деятельности в международных организациях в АН СССР создано свыше 70 национальных комитетов.
Традиционная форма международных научных связей АН — избрание выдающихся зарубежных учёных иностранными членами АН СССР, а советских учёных — иностранными членами АН и национальных научных организаций зарубежных стран. Первые иностранные почётные члены Петербургской академии были избраны в 1725. В дальнейшем избирались крупнейшие учёные и мыслители — Вольтер, Ж. Л. Гей-Люссак, И. В. Гёте, Ч. Дарвин, Д. Дидро, Г. Дэви, И. Кант, П. С. Лаплас, Ю. Либих, Л. Пастер, Р. А. Реомюр, М. Фарадей. В советское время иностранными почётными членами и членами-корреспондентами АН СССР стали А. Барбюс, Н. Бор, П. Ланжевен, Э. Резерфорд, А. Эйнштейн и многие другие В 1957 в АН СССР было введено единое звание «иностранный член АН СССР». Всего за 250 лет было избрано 1250 учёных, из них 347 чел. в советское время (на 1 июля 1976 в АН СССР 91 иностранный член). 398 советских учёных являются членами более 200 академий и других национальных научных организаций зарубежных стран, в том числе 189 академиков и 83 член-корреспондента АН СССР (1976). 40 учёным АН СССР (на октябрь 1975) присуждены премии научных учреждений зарубежных стран и международных организаций, в том числе Нобелевские премии, премия им. Дж. Неру, премии ЮНЕСКО, премия им. Гуггенхеймов, премия им. М. Панетти и многие другие