Helsingin eläinsuojeluyhdistys toimii yhteistyössä niin koti- kuin ulkomaistenkin eläin- ja luonnonsuojelujärjestöjen kanssa. Yhdistys on Maailman eläinsuojeluliiton (World Animal Protection), Pohjoismaisen eläinsuojeluneuvoston ja Maailman susiliiton jäsen.

Vuonna 2016 HESY liittyi EU:n koira ja kissaliittoon (EU Dog & Cat Alliance), joka ajaa yhteisiä eurooppalaisia sääntöjä koirien ja kissojen terveyden ja hyvinvoinnin edistämiseksi, kuluttajien suojelemiseksi sekä laittoman lemmikkieläinkaupan ja zoonoosien ehkäisemiseksi.

HESY on ollut tukemassa kahta kansainvälistä projektia. Yhdistys on ollut toisena yhteistyökumppanina Etelä-Intiassa käynnissä olevassa IPAN:n projektissa, jossa autetaan katukoiria leikkaamalla ja rokottamalla niitä. Lisäksi IPAN kouluttaa paikallisia kotieläinhoitajia pitämään hyvää huolta nautakarjasta.

Toinen HESYn tukema kansainvälinen projekti on työnorsujen lempeä koulutus Nepalissa. Perinteisesti työnorsut on Aasiassa koulutettu pelolla ja väkivallalla. Helena Telkänrannan johtamassa projektissa paikallisia norsunajajia opetetaan kouluttamaan norsut motivoimalla ja palkitsemalla.

Kansainvälisessä yhteistyössä HESYllä onkin pitkät perinteet, sillä edustajamme Constance Ullner osallistui jo vuonna 1900 maailman 13. Eläinsuojelukongressiin Pariisissa. Hänen aloitteestaan Suomessa vietettiin maailman eläinten päivää ensimmäisen kerran lokakuussa 1909 ja sitä vietetään edelleenkin joka vuosi 4.10.