天津市座艙空氣革新性環境研究中心（Center for Cabin Air Reformative Environment, CARE）國際合作研究基地籌建于2011年，于2016年由天津市科委認定掛牌。中心依托國家973項目“大型客機座艙空氣環境關鍵科學問題研究”，聯合美國波音公司、ANSYS等大型國際企業，以及中國商飛、國家航天員科研訓練中心、中國南車等機構形成聯合研究中心，從事座艙環境相關的研究。 基地是國際首個針對交通工具密閉艙內空氣環境，進行基礎理論-高新技術-測試評價等“一條龍”式全程研究的國際研發平臺，大力支持航空、航天、高鐵、以及各種車輛產業發展，為提升天津大學在國際科技領域地位起到支撐作用。
工業結晶與粒子過程國際合作聯合實驗室，瞄準國際一流研究方向，與國外一流的研究院所、一流的教授學者開展科研合作。主要涉及工業結晶領域的4個前沿方向：蛋白質結晶純化、藥物高效化的晶體工程、納米結晶與應用、工業結晶過程機理。合作單位包括美國麻省理工學院、德國馬普生物物理研究所、英國劍橋大學等11個科研機構或高等學府。
合成生物技術國際科技合作基地（International Joint Research Center of SynBio）于2013年9月獲得科技部國際合作司授牌成立，依托于系統生物工程教育部重點實驗室、生物化工國家重點學科和“合成生物技術”重大863項目，將通過合成生物技術領域的頂級機構多方位的國際合作，推動我國合成生物技術研究的跨越式提升。圍繞合成生物技術國際前沿，開發新技術和新方法，針對重要的能源和醫藥產品進行從元件、模塊到人工生物體系的研究，包括人工設計、構建、組裝和多層次的適配等。
機構與裝備設計國際合作聯合實驗室依托天津大學機械設計及理論國家二級重點學科和機械工程博士學位授予權一級學科，結合德國杜伊斯堡-埃森大學力學及機器人學研究所創新科研特色，在現代機構設計理論與方法及高端工業裝備設計與制造技術等方面展開合作研究，通過承擔國際前沿或重大需求科研任務，持續產出國際學術界公認的具有重大科學價值的原始創新成果。
?天津大學和德國亥姆霍茲吉斯達赫研究中心（HZG研究中心）自2006年就開展了科技交流和科研項目合作，2009年12月，在天津市成立了天津大學-HZG研究中心生物材料和再生醫學聯合實驗室，2010年5月在德國泰托市成立了天津大學-HZG研究中心生物材料和再生醫學聯合實驗室，現在已經發展成為生物材料與組織工程國際合作聯合實驗室。
天津大學微納制造實驗室（MNMT）成立于2005年，實驗室基于制造領域發展趨勢，確定在精度、尺度、形狀及材料四個方面開展制造前沿技術的基礎理論、方法及工藝、應用與開發等三個方面的研究。經過近十年的發展，MNMT也初步發展成為本領域國際上主要的實驗室之一。
2012年天津大學-美國約翰霍普金斯大學分子病毒學聯合實驗室成立，旨在培養國際化的本科生和研究生的同時提升生命科學學院的整體教學和科研水平，向世界一流大學看齊。天津大學-美國約翰霍普金斯大學分子病毒學聯合實驗室由兩校共建，在天津大學和約翰?霍普金斯大學設有實驗室。聯合實驗室以分子病毒學研究為重點，同時開展分子病毒學，病毒結構生物學，病毒免疫學研究，并致力于新型病毒疫苗研制。
