UNESCO gegnir mikilvægu hlutverki á sviði alþjóðlegar samvinnu um málefni náttúrunnar, bæði vísinda og verndar. Hefur stofnunin einkum beitt sér á tvennan hátt, þ.e. á sviði náttúruverndar með sérstakri áherslu á náttúruarf í samspili manns og náttúru, og á vettvangi vísinda með áherslu á aukinn skilning á ferlum og virkni náttúrunnar með ýmsu alþjóðlegu vísindasamstarfi.

Náttúruvísindastarf á vegum UNESCO varðar marga þætti svo sem haf, vatn, jörð og líffræðilegan fjölbreytileika. Stofnunin starfrækir nokkrar samstarfsáætlanir um náttúruvísindi þar sem unnið er að sameiginlegum verkefnum á viðkomandi málefnasviði. Þær helstu eru eftirfarandi:

– ​Man and the Biosphere Programme (MAB)

– ​International Geoscience and Geoparks Programme (IGGP)

– ​International Hydrological Programme (IHP)

– ​World Water Assessment Programme (WWAP)

– ​International Basic Sciences Programme (IBSP)

Jafnframt starfrækir UNESCO Alþjóðahaffræðinefndina (​Intergovernmental Oceanographic Commission ​ , IOC), en á vettvangi hennar er unnið að ýmsum viðfangsefnum sem lúta að aukinni þekkingu á málefnum hafsins og alþjóðlegu samstarfi á því sviði. Sjá hér.

Samningar UNESCO á þessu sviði eru:

– Samningur um verndun menningar- og náttúruarfleifðar heimsins (1972)

– Ramsar-samningurinn um votlendi sem hefur alþjóðlegt verndargildi (1971)

Starf UNESCO við verndun náttúru og náttúruarfs byggir að mestu á þremur gerðum svæðisbundinna tilnefninga sem aðildarríki geta sóst eftir að fá fyrir ákveðin svæði, auk samstarfs þar að lútandi. Eru það kerfi á heimsvísu sem kallast Heimsminjaskrá (​World Heritage ​ ), Jarðvangar (​Geoparks ​ ) og Maður og lífheimur (​Man and Biosphere).

Ferill skráningar á þessa lista er mjög mismunandi og réttaráhrif ólík. Skráning á heimsminjaskrá er til að mynda mjög umfangsmikill ferill og er viðmiðið að einungis eitt sambærilegt fyrirbæri í heiminum nái inn á skrána. Með þessu vinnur UNESCO að vernd náttúru á svæðum sem talin eru einstök fyrir mannkyn og eru margar þekktustu náttúruminjar heims á skránni. Þessi kerfi á sviði náttúruverndar tengjast síðan samstarfsáætlunum um vísindi.

Aðild Íslands að UNESCO samningnum gegn misnotkun lyfja í íþróttum var staðfest í byrjun árs 2006. Alþjóðasamningur UNESCO gegn misnotkun lyfja í íþróttum tók gildi 1. febrúar 2007. Markmið með samningnum er að stuðla að forvörnum og vinna gegn misnotkun lyfja í íþróttum með það leiðarljósi að uppræta hana. Í samningnum er að finna að mestu leyti sambærilegar skuldbindingar og í Evrópusamningi Evrópuráðsins gegn misnotkun lyfja í íþróttum.

Í UNESCO samningnum eru ákvæði sem styðja alþjóðalyfjaeftirlitssamning Alþjóða lyfjaeftirlitsstofnunarinnar (World Anti Doping Agency-WADA) og skuldbinda stjórnvöld aðildarþjóða til að vinna í samræmi við samninginn undir forystu WADA. Samningurinn stuðlar þannig að því að samræma alþjóðlegar lyfjaeftirlitsreglur, stefnu og starf til að skapa heiðarlegar og sanngjarnar keppnisaðstæður fyrir allt íþróttafólk.