Kroz međunarodnu suradnju DZM je povezan s međunarodnim mjeriteljskim sustavom te europskom i svjetskom znanstvenom zajednicom. DZM kao predstavnik Republike Hrvatske odnosno član sudjeluje u radu sljedećih međunarodnih organizacija za temeljno mjeriteljstvo:
Međunarodni ured za utege i mjere (BIPM)
Europsko udruženje nacionalnih mjeriteljskih instituta (EURAMET)
DZM je potpisnik Dogovora o međusobnom priznavanju CIPM MRA (International Committee for Weights and Measures, Mutual Recognition Arrangement) kojim se osigurava međunarodno priznavanje ravnopravnosti i kvalitete temeljnog mjeriteljstva u RH kao preduvjeta ekonomske konkurentnosti i međunarodne zakonodavne suradnje.