L'université est membre de plusieurs réseaux scientifiques internationaux.

UNICA (Réseau des Universités des Capitales européennes), créé par l'ULB en janvier 1990, est un réseau de 40 universités de capitales européennes qui a anticipé l'Espace européen de l'enseignement supérieur et a concrétisé, dès 1992, l'élargissement à l'Europe centrale et orientale. Son rôle est de promouvoir l'excellence académique, l'intégration et la coopération entre ses membres à travers l'Europe. Il se veut un moteur du développement du processus de Bologne et vise à faciliter l'intégration des universités d'Europe Centrale et de l'Est dans l'Espace Européen de l'Enseignement supérieur. UNICA fait connaître le point de vue des universités membres aux Institutions européennes et aux gouvernements nationaux, régionaux et municipaux. Il fournit à ses membres des informations sur les initiatives et programmes européens et il en soutient les projets de coopération. Il offre aussi un forum de réflexion sur les implications du changement stratégique en matière de recherche, d'éducation et d'administration. À l'ULB, 30% des flux d'étudiants Erasmus se font avec des partenaires UNICA. Le réseau UNICA s'attache tout particulièrement aux problématiques urbaines, aux difficultés des universités de capitales et aux relations " université-cité ". Tous les deux ans se tiennent les UNICA Student Conferences, rencontres d'étudiants basées sur des thèmes européens.

L'EUA (European University Association), créée en 2002, a pour mission de promouvoir le développement en Europe d'un système cohérent d'enseignement supérieur et de recherche, le maintien des valeurs et de l'autonomie des institutions, la représentation du monde de l'enseignement supérieur et de la recherche dans les discussions politiques tant au plan national qu'européen,  la valorisation de la création de réseaux de collaboration efficaces.

L'AIU (Association internationale des Universités) est une organisation affiliée à l'UNESCO créée en 1950 pour encourager la coopération entre établissements d'enseignement supérieur dans le monde entier. Organisation mondiale rassemblant des universités membres de quelque 150 pays, elle entretient d'étroites relations avec d'importantes organisations internationales, régionales et nationales de la sphère de l'enseignement supérieur. Les objectifs principaux de l'AIU sont d'établir des liens entre ses Membres, de leur offrir des services de qualité, des réseaux et une action collective et de  représenter leurs préoccupations et intérêts auprès des pouvoirs publics et des partenaires extérieurs des universités et d'autres établissements et associations d'enseignement supérieur. Par ailleurs, l'AIU vise à promouvoir les principes de liberté et de justice, de dignité et de solidarité humaines, devoir qu'ont les universités et autres établissements d'enseignement supérieur en tant qu'institutions sociales.

Le FIUP (Forum International des Universités Publiques) compte une vingtaine d'établissements membres, réunit des universités publiques reconnues dans leur pays respectif pour l'importance qu'elles accordent à la recherche et au développement de la société. L'ULB a signé en 2008, le protocole de participation au FIUP. Le FIUP entend encourager l'expression des valeurs qui sous-tendent la mission des universités publiques à l'ère de la mondialisation. Plus concrètement, il vise la création de nouveaux modèles de collaboration en matière de formation, d'enseignement et de recherche. À partir de thèmes clés reflétant les préoccupations des universités publiques, le forum mettra sur pied des activités de formation et de recherche interinstitutionnelles en faisant appel aux professeurs-chercheurs des établissements membres et à leurs étudiants des cycles supérieurs.

 L'AUF (Agence universitaire de la Francophonie) est présente sur tous les continents. Depuis 1989, cette association d'universités est un opérateur de la Francophonie institutionnelle. Partenaire des établissements d'enseignement supérieur et de recherche qui ont choisi le français comme langue d'enseignement, elle propose plusieurs programmes de coopération visant notamment à soutenir la recherche et l'enseignement en français. L'AUF fédère aujourd'hui un réseau de 693 établissements répartis sur tous les continents, dans 81 pays, dont 47 sont membres de l'Organisation internationale de la Francophonie. L'Agence a pour vocation de contribuer à la construction et à la consolidation d'un espace scientifique en français en favorisant la coopération scientifique, en formant des futurs acteurs du développement, en soutenant la recherche et l'excellence et en partageant l'expertise.
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