Институт проводит совместные научные исследования по нелинейной динамике твердой Земли и ее применениям с Парижским Институтом физики Земли (Франция) (IPGP), по нелинейной динамике литосферы и прогнозу землетрясений с Международным центром теоретической физики им. Абдуса Салама ЮНЕСКО-МАГАТЭ (Триест, Италия) (ICTP, SAND), по изучению критических явлений в литосфере как средства уменьшения сейсмического риска с Департаментом математики и наук о Земле Университета г. Триеста (Италия) (UNITS, DMG), по прогнозу критических явлений в сложных системах с Институтом геофизики и планетарной физики Университета Калифорнии в Лос-Анджелесе (США) (UCLA, IGPP), по моделированию геодинамических процессов с Геофизическим институтом Технологического института г. Карлсруэ (Германия) (KIT, GPI), по разработке теории магнитного динамо с Лабораторией Кассиопее Обсерватории Лазурного берега (Ницца, Франция) (OCA, Cassiopee), по исследованию геодинамических процессов и повышению эффективности обработки и интерпретации данных с Геофизическим институтом Академии наук Республики Вьетнам (Ханой) (VAST, IGP), по оценке сейсмической опасности и риска для Гималаев и прилегающей территории с Центром математического и компьютерного моделирования (Бангалор, Индия) (C-MMACS).

Сотрудники ИТПЗ РАН принимают участие в организации и проведении ежегодных международных школ в Международном центре теоретической физики им. Абдуса Салама ЮНЕСКО-МАГАТЭ (Триест, Италия) (ICTP). К настоящему времени проведены 23 такие школы.

В 2005-2008 гг. Институт участвовал в проекте 6-й рамочной программы ЕС "Экстремальные События: Причины и Последствия", Контракт № 012975 (NEST) (E2C2). Помимо ИТПЗ РАН в Проекте участвовали 15 научных организаций из Франции, Германии, Бельгии, Италии, Великобритании, Люксембурга и Румынии. Координатором проекта являлась Высшая нормальная школа (Ecole Normale Superieure, Париж, Франция). Целью проекта было создание методов для описания, понимания и прогноза экстремальных событий в природных и социоэкономических сложных системах.