学校积极推动海内外合作共建，着力汇聚办学资源、拓展办学空间，与全国各省市区气象局，中国科学院大学，中科院大气所、海洋所、遥感所、自动化所，国家卫星气象中心，国家气象中心，中船重工724所、716所，新华报业传媒集团、江苏省社科院等建立了全面合作关系，与华为技术有限公司、腾讯计算机系统有限公司、惠普企业服务集团（DXC）、京东方科技集团股份有限公司等全面深化合作，与航天宏图、墨迹天气、象辑知源、中科三清、华风、中国电科院、太极计算机、旗云中天、富景天策、新华三、奇安信、航天新气象科技有限公司等多家国内知名企业联合成立校企研究院。建有南京、苏州、无锡、南通和安徽天长等校地联合研究院和研究生院。与江北新区签署校地融合发展战略合作框架协议合作共建中国气象谷，30多家企业签约进驻，开启“环南信大知识经济圈”建设新征程。与天长市签署战略合作办学框架协议，南京信息工程大学金牛湖产教融合园区已正式启用，谱写学校融入长三角一体化发展新篇章。

学校坚持开放办学，与美国哈佛大学、耶鲁大学，英国雷丁大学、曼彻斯特大学，澳大利亚麦考瑞大学、莫纳什大学，日本海洋研究开发机构，俄罗斯国立水文气象大学，荷兰代尔夫特理工大学等100多所著名高校建立了人才培养、科学研究的合作关系。学校与英国雷丁大学合作创办雷丁学院，是首批“江苏—英国高水平大学20+20联盟”高校；建有国际教育学院，拥有中国政府、国家汉办、江苏省政府奖学金、南京市政府奖学金等招收来华留学生资格；创办巴哈马大学“孔子学院”；设在学校的“联合国世界气象组织区域培训中心”及“国际台风委员会培训中心”，已为158个国家和地区培养了4300余名高级气象科技人员和管理者，成为全球培训规模最大、质量名列前茅的培训中心，受到世界气象组织的高度评价和特别嘉奖。