Mezinárodní aktivity NÚOV lze rozčlenit do dvou hlavních oblastí. První tvoří konkrétní výzkumné a pilotní projekty ať už rámci ESF, tak komunitárních programů, kde NÚOV vystupuje či vystupoval v roli koordinátora i partnera projetu. Druhou část tvoří spolupráce s partnerskými institucemi, institucemi EU a ostatními nadnárodními organizacemi.
Klíčovou evropskou institucí působící v oblasti odborného vzdělávání je pro NÚOV Evropské středisko pro rozvoj odborného vzdělávání – CEDEFOP. CEDEFOP koordinuje aktivity v oblasti odborného vzdělávání mezi členskými zeměmi EU. Ve spolupráci s touto institucí plní NÚOV funkci kontaktního pracoviště pro Českou republiku. Podílí se na činnosti evropské informační sítě Refernet a je koordinátorem sítě pro vzdělávání učitelů a mistrů odborné přípravy TT-net v rámci ČR. Ředitel NÚOV je členem řídícího výboru CEDEFOP.
Druhou rozhodující institucí působící ve stejné oblasti je Evropská nadace odborného vzdělávání - ETF. Aktivity ETF jsou úzce propojeny s působením CEDEFOP. Spolupráce ETF a NÚOV byla zahájena již v období, kdy ČR byla kandidátskou zemí EU. NÚOV se podílel na činnosti některých pracovních skupin (např. pro standardy odborného vzdělání a přípravy) a na dalších aktivitách. V současnosti má NÚOV v ETF zastoupení v řídícím výboru a tzv. poradním sboru. V rámci výzkumných a pilotních projektů a ve spolupráci s CEDEFOP a ETF se NÚOV snaží přispívat k naplňování lisabonské strategie.
Další stěžejní organizací pro mezinárodní aktivity NÚOV je Organizace pro hospodářskou spolupráci a rozvoj - OECD. S touto organizací NÚOV dlouhodobě spolupracuje při vypracovávaní expertních zpráv, výměně informací a především participací na řešení jednotlivých projektů (např. v roce 2003 projekt Kvalifikační systémy a Review of Career Guidance Police.
NÚOV se také aktivně podílí na spolupráci s jinými mezinárodními institucemi – UNEVOC (Mezinárodní projekt UNESCO pro odborné vzdělávání), WOCATE (Světová rada sdružení pro technické vzdělávání) nebo IGIP (Mezinárodní společnost pro inženýrskou pedagogiku) a účastní se také práce České komise pro spolupráci s UNESCO (Organizace spojených národů pro výchovu, vědu a kulturu).