Межвузовское сотрудничество является центральной формой академической и научной кооперации с зарубежными партнерами. Факультет активно участвует в межуниверситетских договорах о научном и культурном сотрудничестве в форме рабочих программ. Параллельно факультет заключает межфакультетские соглашения с родственными факультетами зарубежных университетов. Эти соглашения предусматривают проведение совместных исследований, академические обмены, организацию двусторонних конференций и семинаров и т.п.
Одним из важных направлений международной деятельности на факультете является приглашение иностранных профессоров и бизнесменов для чтения лекций. Такие лекции проходят как в рамках международных школ и конференций, проводимых на факультете, так и в форме специальных курсов лекций. Лекции иностранных лекторов вызывают большой интерес студентов и сотрудников факультета, позволяют быть в курсе современных мировых тенденций развития науки и образования.
Многие ученые факультета являются членами различных международных научных организаций, входят в состав или возглавляют редколлегии крупных международных научных журналов, избраны членами национальных академий.
Обучающимся предоставляется возможность проходить практику в европейских и американских исследовательских центрах, выступать с докладами на международных конференциях, участвовать в летних молодежных научных школах, проводимых в различных странах мира. Факультет оказывает финансовую поддержку для поездок студентов на научные конференции.
Образование, полученное на физическом факультете НГУ, позволяет успешно работать в главных исследовательских центрах ведущих стран мира, таких как Фермилаб и Стэнфордский ускорительный центр в США, Ядерный центр Карлсруе в Германии, КЕК в Японии и другие.
Группы исследователей из Института ядерной физики СО РАН, в числе которых выпускники и преподаватели ФФ НГУ, принимали активное участие в экспериментах по обнаружению бозона Хиггса, проводимых в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН) в Женеве. Они внесли солидный вклад как в создание собственно Большого Адронного Коллайдера (БАК) и отдельных детекторов, так и в проведение экспериментов.
Студенты физического факультета НГУ могут участвовать в программах получения двойных дипломов с ведущими зарубежными университетами. Многолетние отношения поддерживаются с ведущими французскими учебными заведениями, такими как Политехническая школа (Ecolepolitechnique), Эколь де Мин де Пари, Высшая центральная школа Лиона (EcoleCentraledeLyon).