L'Agence spatiale israélienne collabore avec de nombreuses agences spatiales internationales.
Depuis de nombreuses années Israël et la France ont des programmes de coopération en commun, notamment une station de réception en Israël des images du satellite Spot.
Mais le principal projet de collaboration spatiale franco-israélien est le projet VENµS. La mission scientifique de VENµS (Vegetation and Environnement monitoring on a New Micro-Satellite) est une mission de recherche qui vise à démontrer l’efficacité de l’observation multi spectrale optimisée dans le cadre du programme de surveillance globale pour l’environnement et la sécurité (programme GMES). En clair, il s'agit d'une mission d'observation de la végétation et de l'environnement.
La coopération entre Israël et les États-Unis en matière d'astronautique commence dans les années 1980, lorsque quand de nombreux scientifiques israéliens commencent à participer à des projets de la NASA.
En 1992, la première expérience israélienne a été réalisée dans une navette américaine. Cette expérience a été décidé par l'Université de Tel-Aviv, elle avait pour but de déterminer les effets de la microgravité sur la capacité des frelons du désert à construire leur nid. Malheureusement, l'expérience échoua.
En 1995, le Président Clinton et le Premier Ministre Shimon Peres déclarent que les États-Unis aideront Israël dans ses problèmes d'eau et de qualité d'environnement; pour ce projet Israël enverra un astronaute qui réalisera des expériences dans le milieu spatial. Cette expérience fut appelée Mediterranean Israeli Dust Experiment (MEIDEX). Les résultats de cette expérience devaient aider la recherche sur le changement climatique. Dès 1998, le colonel Ilan Ramon et le colonel Yitzhak Maio commencent la formation en vue du vol en navette à Houston au Texas.
Le 16 janvier 2003, Ilan Ramon monte avec 6 autres astronautes dans la navette Columbia, vol STS-107. L'équipage de Columbia réalise plus de 80 expériences dans le domaine de la biologie, de la recherche biomédicale et des contre-mesures, des sciences de la matière et des sciences de la Terre. Le 1er février, durant la rentrée dans l'atmosphère, la navette se désagrège, tuant les 7 membres de l'équipage. Une partie des débris de la navette qui avait plus de vingt années de vol a été retrouvée dans la ville de Palestine.
Après le désastre de Columbia, le président George W. Bush annonce en 2003 la mise en place du programme Constellation, la nouvelle directive de la NASA. De ce projet dépend les futures activités spatiales israélo-américaines. L'ASI est d'ailleurs en contact avec la NASA pour une nouvelle expérience, qui incluerait la participation d'un nouvel astronaute israélien.
Depuis le milieu des années 1990, Israël et le Canada entretiennent de très bonnes relations économiques et diplomatiques. Cette coopération s'effectue aussi dans le domaine de la recherche spatiale.
En juillet 2003, une délégation de l'ASI visite les locaux de l'Agence spatiale canadienne (ASC) de Montréal. Cette visite avait pour but de rédiger une lettre d'intention (MoU), qui définirait les différents sujets sur lesquels l'ASI et l'ASC pourraient collaborer. En 2004, cette lettre d'intention est approuvée par les deux parties, qui s'engagent à travailler ensemble sur plusieurs points :
Tout comme avec le Canada, Israël entretient depuis les années 1990 de très bonnes relations avec l'Inde.
Dans le domaine des sciences, les deux pays travaillent conjointement sur les nanotechnologies, les carburants alternatifs, l'agriculture, l'élevage et la recherche spatiale; en effet, les deux pays ont un très fort potentiel de recherche scientifique.
Le 25 décembre 2003, un accord a été signé entre les deux pays pour le lancement d'un télescope spatial, le TAUVEX, un téléscope conçu par une société israélienne (El-Op) et lancé sur un satellite indien par un lanceur indien.
Israël s'est montré intéressé pour collaborer sur la mission lunaire Chandrayaan-1.