Dans le domaine de l'eau douce, l'UNESCO coordonne 24 Agences des Nations Unies pour la publication triennale du Rapport mondial des Nations unies sur la mise en valeur des ressources en eau (WWDR) qui évalue l'état des ressources mondiales en eau douce.

L'Association internationale des sciences hydrologiques et le Conseil mondial de l'eau sont également des partenaires importants de l'UNESCO dans le domaine de l'eau douce.

Dans le domaine des sciences écologiques, l'Organisation des Nations Unies pour l'environnement (PNUE), travaille en partenariat avec l'UNESCO sur les questions de biodiversité, en particulier dans le suivi de la Convention sur la diversité biologique (CDB). L’un des exemples de collaboration UNESCO-PNUE concerne le projet « Great Apes Survival Project »(GRASP) pour la sauvegarde des grands singes. La collaboration de l'UNESCO auprès de l’Organisation des Nations Unies pour l’alimentation et l’agriculture (FAO) dans l'Évaluation internationale des sciences et technologies agricoles pour le développement (IAASTD) constitue un autre exemple de coopération. Le réseau Star Alliance figure parmi les partenaires du secteur privé pour le programme de l’UNESCO l’Homme et la Biosphère.

Dans le domaine des sciences de la Terre, l'Union Internationale des Sciences Géologiques (IUGS) a établi un partenariat avec l'UNESCO dans le Programme international des géosciences (PICG) et dans le contexte de l'Année internationale de la Planète Terre 2008 (AIPT).

Dans le domaine des sciences fondamentales, l'Oréal est le principal partenaire du secteur privé dans le cadre du Prix L'Oréal-UNESCO pour les Femmes et la Science . Un autre partenaire du secteur privé, Daimler-Chrysler dans le cadre du concours Mondialogo Engineering Award, invite de jeunes ingénieurs des pays développés et en développement à travailler ensemble pour préparer des propositions de projets relatifs aux Objectifs du Millénaire pour le développement de l'ONU, en particulier, l'éradication de la pauvreté et la promotion d’un développement durable de l'environnement. La Fédération mondiale des organisations d'ingénieurs est également un partenaire important pour les programmes de l'UNESCO en ingénierie.

D'autres partenaires essentiels collaborent avec l'UNESCO dans le domaine des sciences, notamment, le Conseil international pour la science (CIUS), l'Organisation européenne pour la recherche nucléaire (CERN), l'Académie des sciences pour le monde en développement (TWAS) et l'Organisation internationale de recherche sur le cerveau (IBRO) qui est un partenaire majeur pour le programme international de sciences fondamentales.

Dans le domaine des politiques scientifique et technologique, l'UNESCO collabore avec l'Union africaine et le Nouveau Partenariat pour le développement de l'Afrique et que les Agences des Nations Unies qui travaillent dans des domaines liés à la science, y compris la CNUCED, l'ONUDI, l'AIEA, l'OMPI, la FAO, le PNUD et le PNUE.

L’Organisation islamique pour l'éducation, la science et la culture (ISESCO) en partenariat avec l'UNESCO, pour entre autres, les projets relatifs aux énergies renouvelables tandis que le Comité pour l'avenir du Parlement finlandais est partenaire de l'UNESCO pour faciliter l'accès à des conseils scientifiques et technologiques dans les parlements à la fois des pays en développement et les pays développés. L'Organisation météorologique mondiale est un partenaire majeur dans le domaine des sciences océaniques de la Commission océanographique intergouvernementale de l'UNESCO.

Le projet intitulé le "Partenariat ouvert de l’UNESCO et de l'ESA sur l’utilisation des technologies spatiales au service de la Convention du patrimoine mondial" lancé par l’UNESCO et l’Agence Spatiale Européenne (ESA) est ouvert en permanence à de nouveaux partenaires, les agences spatiales et les institutions de recherche apportent des techniques spatiales aux pays en développement pour la conservation du patrimoine culturel et naturel dans le monde. Plus de 20 agences spatiales et plus de 10 établissements d'enseignement participent à cette initiative.