L’École polytechnique a noué de fortes relations partenariales et stratégiques avec les plus grandes institutions de classe mondiale. Ainsi, l’X est partenaire, avec Science Po Paris et l’Université Paris 1 Panthéon-Sorbonne, du programme Alliance avec l’Université de Columbia. Ce partenariat a pour objectif de mettre en place des initiatives de collaboration en matière de formation et de recherche. Il permet des échanges réguliers de chercheurs et d’étudiants entre les institutions, et propose des bourses de mobilité. Des équipes internationales de recherche multidisciplinaires ont été mises en place dans ce cadre, ainsi que des formations innovantes de double-diplômes ou de summer schools. Le programme Alliance représente un hub dans les domaines de la physique des hautes énergies et des énergies renouvelables. Autre partenariat de taille : depuis 2018, l’École polytechnique a rejoint l’alliance d’universités EuroTech qui rassemble l'Université technique du Danemark, l'École polytechnique fédérale de Lausanne, l'Université technique d'Eindhoven et l'Université technique de Munich. Ce réseau universitaire européen a pour but de développer, conjointement avec les grandes universités de science et technologie, des solutions aux grands défis de la société.