La FAO trabaja intensamente con sistemas nacionales de investigación agrícola (SNIA) y organizaciones regionales de investigación, incluida la Asociación de Instituciones de Investigación Agrícola del Cercano Oriente y África del Norte (AARINENA), la Asociación de Instituciones de Investigación Agrícola de Asia y el Pacífico (APAARI) y el Foro Africano de Investigación (FARA). La FAO también participa en varios proyectos de investigación financiados por la Unión Europea, como “Pequeñas explotaciones, pequeñas empresas alimentarias y seguridad alimentaria sostenible” (SALSA), donde la FAO trabaja con 16 socios europeos y africanos.
La alianza de la FAO con el Grupo Consultivo de Investigaciones Agrícolas Internacionales (CGIAR) es de larga data y de especial importancia. El CGIAR es una organización de investigación global con 15 centros de investigación en todo el mundo. La FAO fue uno de los tres patrocinadores fundadores desde su establecimiento en 1971. La FAO tiene una amplia colaboración con los centros individuales del CGIAR y es miembro ex officio del Consejo del Sistema del CGIAR. La FAO también tiene una asociación de larga data con el Foro Mundial sobre Investigación e Innovación Agrícola (GFAR), un movimiento de múltiples partes involucradas formado por más de 580 organizaciones asociadas. El GFAR fue establecido por cuatro agencias facilitadoras, incluida la FAO, en 1996 y la FAO ha albergado la Secretaría del GFAR desde el 2003.