天津市座舱空气革新性环境研究中心（Center for Cabin Air Reformative Environment, CARE）国际合作研究基地筹建于2011年，于2016年由天津市科委认定挂牌。中心依托国家973项目“大型客机座舱空气环境关键科学问题研究”，联合美国波音公司、ANSYS等大型国际企业，以及中国商飞、国家航天员科研训练中心、中国南车等机构形成联合研究中心，从事座舱环境相关的研究。 基地是国际首个针对交通工具密闭舱内空气环境，进行基础理论-高新技术-测试评价等“一条龙”式全程研究的国际研发平台，大力支持航空、航天、高铁、以及各种车辆产业发展，为提升天津大学在国际科技领域地位起到支撑作用。
工业结晶与粒子过程国际合作联合实验室，瞄准国际一流研究方向，与国外一流的研究院所、一流的教授学者开展科研合作。主要涉及工业结晶领域的4个前沿方向：蛋白质结晶纯化、药物高效化的晶体工程、纳米结晶与应用、工业结晶过程机理。合作单位包括美国麻省理工学院、德国马普生物物理研究所、英国剑桥大学等11个科研机构或高等学府。
合成生物技术国际科技合作基地（International Joint Research Center of SynBio）于2013年9月获得科技部国际合作司授牌成立，依托于系统生物工程教育部重点实验室、生物化工国家重点学科和“合成生物技术”重大863项目，将通过合成生物技术领域的顶级机构多方位的国际合作，推动我国合成生物技术研究的跨越式提升。围绕合成生物技术国际前沿，开发新技术和新方法，针对重要的能源和医药产品进行从元件、模块到人工生物体系的研究，包括人工设计、构建、组装和多层次的适配等。
机构与装备设计国际合作联合实验室依托天津大学机械设计及理论国家二级重点学科和机械工程博士学位授予权一级学科，结合德国杜伊斯堡-埃森大学力学及机器人学研究所创新科研特色，在现代机构设计理论与方法及高端工业装备设计与制造技术等方面展开合作研究，通过承担国际前沿或重大需求科研任务，持续产出国际学术界公认的具有重大科学价值的原始创新成果。
天津大学和德国亥姆霍兹吉斯达赫研究中心（HZG研究中心）自2006年就开展了科技交流和科研项目合作，2009年12月，在天津市成立了天津大学-HZG研究中心生物材料和再生医学联合实验室，2010年5月在德国泰托市成立了天津大学-HZG研究中心生物材料和再生医学联合实验室，现在已经发展成为生物材料与组织工程国际合作联合实验室。
天津大学微纳制造实验室（MNMT）成立于2005年，实验室基于制造领域发展趋势，确定在精度、尺度、形状及材料四个方面开展制造前沿技术的基础理论、方法及工艺、应用与开发等三个方面的研究。经过近十年的发展，MNMT也初步发展成为本领域国际上主要的实验室之一。
2012年天津大学-美国约翰霍普金斯大学分子病毒学联合实验室成立，旨在培养国际化的本科生和研究生的同时提升生命科学学院的整体教学和科研水平，向世界一流大学看齐。天津大学-美国约翰霍普金斯大学分子病毒学联合实验室由两校共建，在天津大学和约翰?霍普金斯大学设有实验室。联合实验室以分子病毒学研究为重点，同时开展分子病毒学，病毒结构生物学，病毒免疫学研究，并致力于新型病毒疫苗研制。
