Институт на основе соответствующих договоров и соглашений сотрудничает со следующими зарубежными научными учреждениями:

• С Институтом физиологии им. И.П. Павлова Российской Академии Наук в области «Физиология зрения и изучение роли эмоционально значимых факторов в целенаправленном действии организма и в обеспечении его адаптивных способностей: Зрение и Стресс»;
• С Институтом геронтологии Академии Медицинских Наук Украины в области «Изучение механизмов формирования патологий нервной и сердечно-сосудистой системы и старения в популяции Азербайджана, отличающаяся высоким уровнем долголетия»;
• С Санкт-Петербургским институтом биорегуляции и геронтологии Российской Академии Естественных Наук в направлении «Разработка физиологических и молекулярно-генетических основ долголетия»;
• С Медицинским центром Управления делами Президента Республики Казахстан совместная научная и научно-организационная деятельность в области биомедицины;
• С биологическим факультетом МГУ им. В.Л.Ломоносова по теме «Расстройство супертоксикантами высшей нервной деятельности у белых крыс,  имеющих разные фенотипы нервной системы и моноаминэргические механизмы их нейротропной коррекции»;
• С Институтом физиологии Национальной Академия Наук Беларусии по теме «Экспериментальное моделирование нейрогенеративных заболеваний (эпилепсия, болезнь Альцгеймера) и использование стволовых клеток в реабилитации функции сетчатки глаза»;
• 20 февраля 2018 г. между Институтом и Научно-Исследовательским медицинским центром «Геронтология» было подписано соглашение о взаимном научно-техническом сотрудничестве для проведения геронтологических исследований;
• 4 июня 2018 года между Институтом и Национальной Курортной Ассоциацией Республики Казахстан был подписан меморандум о сотрудничестве в области здравоохранения и медицинских наук;
• 25 декабря 2018 года было подписано соглашение о совместном сотрудничестве между Институтом и Астраханским государственным университетом.
• C 2019 г. Институт является сателлитным центром Международного института старения ООН-Мальта для Евразийского региона.

Наряду с официальными контрактами Институт Физиологии сотрудничает также с  Институтом Высшей Нервной Деятельности и нейрофизиологии Российской Академии Наук, с  Институтом биологии внутренних вод им. Д.И. Папанина (лаборатория экологии рыб), с Институтом нормальной физиологии им. П.К.Анохина (лаборатория функциональной нейрохимии), с Институтом биологии развития им. Н.К.Кольцова (лаборатория сравнительной физиологии), с Институтом биофизики клетки, с Институтом теоретической и экспериментальной биофизики, с «Научный центр о жизни» Национальной Академии Наук Грузии, с Научно-клиническим центром охраны материнства и здоровья Академии Наук Республики Туркменистан, с Естественной и Гуманитарной Академией Наук Израиля, с медицинским факультетом университета «Гаджи-Тепе» Турции (кафедра детской неврологии), с сотрудниками Академии Естественных Наук России.