Khoa Môi trường được đánh giá là một trong số các đơn vị của Trường ĐH Khoa học có hoạt động hợp tác quốc tế hiệu quả nhất. Ngay những ngày đầu thành lập, Khoa (lúc đó là Bộ môn trực thuộc) đã tham gia thực hiện hay tư vấn dự án cho một số tổ chức quốc tế như Trung tâm Nghiên cứu và Hợp tác quốc tế Canada (CECI), Dự án Quản lý tổng hợp vùng ven bờ Việt Nam – Hà Lan (ICZM), Tổ chức MEDRIX… Cho đến nay, Khoa Môi trường đã có quan hệ hợp tác trực tiếp với hàng chục đơn vị, tổ chức quốc tế và hàng trăm nhà khoa học ở nhiều quốc gia như Mỹ, Canada, Úc, Bỉ, Tây Ban Nha, Nhật Bản, Hàn Quốc, Thái Lan,…. Khoa Môi trường đã đóng vai trò chủ trì hay đối tác địa phương cho nhiều đề tài, dự án quốc tế; đã gửi cán bộ giảng viên đi đào tạo bậc tiến sĩ, thạc sĩ và trao đổi ngắn hạn ở các nước tiên tiến; đã tổ chức và tham gia nhiều hội thảo, hội nghị khoa học quốc tế… Thông qua hợp tác quốc tế, tiềm lực đội ngũ, năng lực nghiên cứu và cơ sở vật chất phục vụ nghiên cứu của Khoa đã được cải thiện không ngừng.