中国核能行业协会作为国内唯一的综合性行业协会发挥着推动国内外行业间交流合作的桥梁纽带作用。自2007年成立以来已与23家国外机构建立了合作，分别与国际原子能机构（IAEA）、世界经合组织核能署（OECD-NEA）、第四代核能系统国际论坛（GIF）、世界核电运营者协会（WANO）、国际辐射协会（IIA）、世界核协会（WNA）等国际组织开展了业务合作，并与法国、英国、美国、日本、韩国、西班牙、芬兰和台湾地区的行业机构建立了伙伴关系。通过请进来和走出去的方式，认真为政府提供支持，努力为会员搭建平台，积极落实国家“核电走出去”战略和“一带一路”倡议。

截止2019年底，中国核能行业协会共举办各类涉外会议、培训和展览127场，安排外事会见162场，内容覆盖核能安全、电厂运维、废物处理、燃料循环、公众沟通、设备监造、应急响应等全产业链各领域，通过交流研讨、技术参访、产业对接等多种方式推动行业安全、高效、可持续发展。