Tháng 6 năm 1990 Bệnh viện Bệnh nhiệt đới đã ký một bảng ghi nhớ với Chương trình nghiên cứu bệnh nhiệt đới của Đại học Oxford Anh quốc được tổ chức Wellcome Trust tài trợ. Mục đích của bảng ghi nhớ này là tiến hành hợp tác nghiên cứu bệnh sốt rét ác tính, lúc bấy giờ đang gây tử vong cho hàng ngàn bệnh nhân tại Việt Nam. Nhằm tiếp tục và mở rộng sự hợp tác, nhiều thỏa thuận giữa hai bên đã được ký kết vào những năm 1992, 1997, 2002. Lĩnh vực nghiên cứu được mở rộng với nhiều bệnh lý khác như sốt thương hàn, uốn ván, bạch hầu, sốt xuất huyết, nhiễm trùng hệ thần kinh trung ương... Sự hợp tác còn nhằm hoàn thiện các hiểu biết về bệnh nhiệt đới cho các bên tham gia.

Từ năm 2004, chương trình hợp tác được chuyển thành “Dự án nghiên cứu các bệnh nhiễm trùng trầm trọng tại Việt Nam” được chính phủ phê duyệt với tổng kinh phí trong 5 năm gần 5 triệu USD. Trong Dự án này với sự tài trợ của chính phủ Việt Nam, đã xây dựng được một đơn vị nghiên cứu bao gồm các phòng xét nghiệm thường quy của bệnh viện, các phòng xét nghiệm nghiên cứu chuyên sâu và bộ phận hành chánh cho Đơn Vị Nghiên cứu Lâm Sàng. Mục tiêu của dự án đặt trọng tâm vào các nghiên cứu lâm sàng, các nghiên cứu về sức khoẻ cộng đồng, kết hợp với các chương trình nghiên cứu lâm sàng trên nhiều lĩnh vực như miễn dịch, di truyền, dược học, dịch tễ học, mô hình toán học và vi sinh vật học.

Chương trình hợp tác nghiên cứu được nhà nước Việt Nam và bạn (Đại Học Oxford và Tổ chức Wellcome Trust) đánh giá là thành công tốt đẹp. Hàng trăm đề tài, kết quả từ các nghiên cứu đã được đăng tải trên nhiều tạp chí y học quốc tế danh tiếng (Nature, Science. Lancet, New England Journal of Medicine…) đã được trình bày trong các hội nghị hội thảo trong và ngoài nước và cũng được sử dụng để làm chứng cứ cho nhiều khuyến cáo về chẩn đoán và điều trị mức độ quốc gia và quốc tế (Sốt rét, Sốt xuất huyết, Cúm A/H5N1…). Qua hợp tác nhiều cơ sở điều trị như khoa Cấp cứu-Hồi sức tích cực-Chống độc người lớn, trẻ em, Xét nghiệm được nâng cấp; nhiều trang thiết bị y tế được cung cấp, nhiều phương pháp chẩn đoán và điều trị được hoàn thiện.

Chương trình còn hỗ trợ cho bệnh viện trong công tác đào tạo sau đại học nhiều BS của Bệnh viện đã hoàn thành chương trình nghiên cứu sinh (tiến sĩ) hay thạc sĩ và những khóa đào tạo chuyên môn ngắn ngày.

Ngoài ra, bệnh viện còn có những chương trình hợp tác nghiên cứu khoa học với các tổ chức AUPELF-UREF, Đại học Nagoya Nhật Bản (1994), đơn vị nghiên cứu y học số 2 của Hải quân Mỹ (NAMRU-2). Bệnh viện còn thực hiện các chương trình hợp tác về chăm sóc, điều trị ARV cho người nhiễm HIV/AIDS với các Tổ chức quốc tế: Esther, CDC Hoa Kỳ, VCHAP, Quỹ toàn cầu.