НИЦ "Курчатовский институт" участвует, а в ряде проектов осуществляет научное руководство от имени Правительства Российской Федерации в реализации профильных международных проектов:
Правительственной комиссией по высоким технологиям и инновациям поставлена задача по разработке программы по созданию в России отечественных уникальных крупных исследовательских комплексов мирового уровня – "мегасайенс", дающая направление последовательного и скоординированного международного развития и функционирования глобальных исследовательских инфраструктур. Создание отечественных мегаустановок демонстрирует уровень научно-технологического развития государства, обеспечивает достижение принципиально новых рубежей в фундаментальной науке, дает новые возможности международного сотрудничества на прорывных исследовательских направлениях, служит залогом конкурентоспобности российской науки.
Высокопоточный научно-исследовательский реакторный комплекс ПИК (PIK) в Гатчине является составной частью инфраструктуры НИЦ "Курчатовский институт". Это – один из самых мощных в мире высокопоточных научно-исследовательских реакторных комплексов, построенный на территории Российской Федерации. Комплекс ПИК станет основой Международного центра нейтронных исследований мирового класса.
НИЦ "Курчатовский институт" участвует в международном проекте по созданию на базе Объединённого института ядерных исследований в Дубне российского коллайдера протонов и тяжелых ионов NICA с целью изучения свойств плотной барионной материи.
В 2021 г. решением Экономического совета СНГ НИЦ "Курчатовский институт" получил статус Базовой организации государств – участников Содружества Независимых Государств по развитию исследовательской инфраструктуры класса мегасайенс.