La funzione del Mur nel settore della cooperazione scientifica multilaterale varia in funzione della tipologia dell'ente, dell'attività scientifica condotta, nonché del sostegno finanziario, laddove assicurato dal Ministero. A tale funzione è riconducibile l'attività internazionale di organismi governativi e non.
Per alcuni organismi, quali OCSE, UNESCO, NATO, ONU, l'azione consiste in uno specifico sostegno tecnico-scientifico, con l'apporto di contributi e suggerimenti, e in alcuni casi di coordinamento. Lo scopo è agevolare con puntuali direttive l'opera di rappresentanza, realizzata sia da funzionari nominati dal Mur sia da esperti esterni nominati dal Mur e dalle altre amministrazioni coinvolte.
Per altri organismi quali CERN, IAEA, ECMWF, EMBL, EMBC, ICTP e IIAS, nei cui confronti il Mur versa –quale quota di partecipazione - un contributo annuale obbligatorio, l'azione punta a presidiare la coerenza dei risultati rispetto agli obiettivi programmati. Tale presidio consiste nella partecipazione di rappresentanti italiani, in parte nominati dal Mur e in parte designati dalle altre amministrazioni, alle attività dei diversi organi collegiali delle organizzazioni.