Jednym z zadań Prezesa PAA, wymienionych w rozdz. 13 ustawy Prawo atomowe, jest realizacja obowiązków wynikających z międzynarodowych zobowiązań RP, współpraca z organizacjami międzynarodowymi w zakresie bezpieczeństwa jądrowego i ochrony radiologicznej oraz wspomaganie współpracy naukowej z zagranicą w zakresie atomistyki.
Prezes PAA reprezentuje Rzeczpospolitą Polską (uczestniczy w pracy organów decyzyjnych) oraz koordynuje współpracę z następującymi organizacjami międzynarodowymi:
Międzynarodową Agencją Energii Atomowej (MAEA) w Wiedniu. Polska jest członkiem założycielem MAEA od 1957 r.
Europejską Organizacją Badań Jądrowych (CERN) w Genewie. Polska jest pełnoprawnym członkiem tej organizacji od lipca 1992 r.
Zjednoczonym Instytutem Badań Jądrowych (ZIBJ) w Dubnej. Polska jest członkiem założycielem organizacji (od 1957 r.).
Organizacją Traktatu o Całkowitym Zakazie Prób Jądrowych (CTBTO). Traktat został ratyfikowany przez Polskę w maju 1999 r.
Europejskim Towarzystwem Energii Atomowej (EAES) . Utworzona w 1954 r. organizacja skupia przedstawicieli agend rządowych i środowisk naukowych z ponad 20. krajów europejskich. Polska jest członkiem tej organizacji od 1991 roku.
Współpraca z organizacjami międzynarodowymi koordynowana i realizowana przez PAA