Matematický ústav rozvíjí širokou a pestrou spolupráci s vysokými školami. Mnozí pracovníci ústavu jsou zapojeni do výuky studentů, působí v komisích pro státní závěrečné zkoušky, podílejí se na organizování seminářů a účastní se řešení společných výzkumných projektů. Recipročně také působí jako členové vědeckých rad. Matematický ústav spolupracuje s vysokými školami při organizování konferencí, letních škol, workshopů atd. Spolu s Jednotou českých matematiků a fyziků a s Českou matematickou společností se podílí na organizování soutěží Matematické olympiády a soutěží vysokoškoláků v odborné činnosti v matematice. Knihovna MÚ, která je největší matematickou knihovnou v ČR, spolupracuje s knihovnami vysokých škol a výzkumných institucí v ČR i v zahraničí.
Matematika jako abstraktní disciplína nachází uplatnění aplikacích často zprostředkovaně ve spojení s jinými obory přírodních a technických věd. Ústav usiluje o spolupráci s dalšími ústavy AV ČR a s průmyslovými podniky v různých oblastech jako jsou např. jevy spojené s přenosem tepla, dynamika proudění kapalin, rozptyl znečišťujících látek, vlastnosti tenkých vrstev kovů a izolantů na povrchu polovodičů či metastázové aktivity nádorových buněk.
Zásadní význam mají vědecké kontakty se zahraničními vědeckými institucemi a vysokými školami zahrnující vzájemné vědecké návštěvy a pozvání k přednáškám, zpravidla na základě smluv o vědecké výměně. Ústav se pravidelně snaží vytvářet finanční zdroje pro přijímání zahraničních odborníků k delším pracovním pobytům.
Nečasovo centrum pro matematické modelování
Centrum bylo založeno 18. 3. 2013 jako společné pracoviště Matematického ústavu a Matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy v Praze v návaznosti činnost předchozího společného projektu podporovaného MŠMT v letech 2005–2011. Jeho hlavním cílem je na základě spolupráce významných vědeckých skupin v obou institucích a cílené spolupráce s předními zahraničními odborníky vytvořit silný vědecký tým v oblasti matematických vlastností modelů v mechanice kontinua a v termodynamice.
Centrum plní nejméně dvě role: poskytovat poradenství v otázkách správného přístupu k daným problémům a přijímat nové podněty k dalšímu rozvoji. Organizováním přednáškových kurzů a každodenním stykem s doktorandy a studenty vychovává novou generaci schopných vědců a vytváří základ pro silný a stabilní výzkumný tým.
DIMATIA – Centrum pro diskrétní matematiku, teoretickou informatiku a jejich aplikace
DIMATIA byla založena v září 1996 jako konsorcium Matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy v Praze, Matematického ústavu a Vysoké školy chemicko-technologické v Praze s cílem rozvíjet výzkum ve všech oblastech diskrétní matematiky a jejích moderních aplikací ve spojení s operační analýzou a dalšími obory jako biologie, chemie a společenské vědy. Centrum organizuje stálý program seminářů, konferencí a vědeckých návštěv, postdoktorských pozic vyhlašovaných a společně podporovaných všemi partnery a krátkodobých návštěv zkušených vědeckých pracovníků.
ITI – Institut teoretické informatiky
ITI bylo založeno jako sdružení v rámci společného projektu Matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy v Praze, Matematického ústavu AV ČR, Ústavu informatiky AV ČR, Fakulty aplikovaných věd Západočeské univerzity v Plzni a Fakulty informatiky Masarykovy univerzity v Brně, který byl financován MŠMT v letech 2005–2011. Činnost sdružení nyní pokračuje v rámci společného projektu centra excelence podporovaného Grantovou agenturou ČR v období 2012–2018. Jeho hlavním cílem je podporovat výzkum v teoretické informatice a souvisejících oblastech s důrazem na práci mladých vědců. ITI také zajišťuje dočasné pozice postdoktorandů a významných vědců.
