Cooperarea multilaterală a AȘM constă în promovarea relațiilor și activițăților științifice în cadrul organizațiilor internaționale.
Cooperarea multilaterală în domeniul cercetare – inovare este parte a eforturilor AŞM de a beneficia de un cadrul extins de cooperare în cadrul unor organizaţii de prestigiu care promovează implementarea comună a proiectelor de cercetare, încurajează cooperarea transfrontalieră, excelenţa ştiinţifică, schimbul de noi cunoştinţe, mobilitatea academică, etc.
În contextul asigurării continuităţii şi în scopul aprofundării colaborării multilaterale în domeniul de cercetare – inovare, pe parcursul anilor, AŞM a acordat o atenţie deosebită lansării şi dezvoltării relaţiilor ştiinţifice în cadrul organizaţiilor internaţionale şi regionale, printre care dorim să evidenţiem: ALLEA, ICSU, IAP, CSI, NATO, GUAM, MAAN, STCU, IAEA, UAI, OCEMN ş.a.
Din această perspectivă, o trăsătură caracteristică a cooperării multilaterale este implicarea activă a AŞM în procesul de elaborare a cadrului strategic de activitate a organizaţiilor internaţionale în domeniul ştiinţei şi inovării, valorificarea calităţii de membru în aceste organizaţii, participarea la cele mai importante reuniuni ştiinţifice internaţionale, elaborării unor propuneri de proiecte de cercetare cu partenerii străini, cît şi luări de poziţii referitor la diverse iniţiative ce vizează cooperarea multilaterală şi integrarea sistemului de cercetarea autohton în sistemul european şi internaţional de cercetare.