Města a obce Plzeňského kraje v uplynulých letech významně rozvíjely partnerské vztahy s městy a obcemi v Evropě i mimo ni. Na tuto spolupráci po svém vzniku navázal také Plzeňský kraj.
Nejvýznamnější roli v zahraničních vztazích Plzeňského kraje hraje přeshraniční spolupráce. V roce 2001 navázal Plzeňský kraj oficiální styky s vládami Horní Falce a Dolního Bavorska. Konkrétní oblasti spolupráce se rozvíjejí především v pracovních skupinách hospodářství, cestovní ruch, doprava, ochrana životního prostředí, zemědělství a komunální spolupráce. Spolupráce s Horní Falcí je v současnosti částečně financována v rámci projektu Horní Falc a Plzeňský kraj – společně ve středu Evropy. Mezi pravidelné akce v rámci přeshraniční spolupráce patří mimo jiné také regionální konference, které se konají střídavě v České republice a ve Spolkové republice Německo.
Ve stejném roce, tedy v roce 2001, podepsali zástupci Plzeňského kraje Memorandum o přátelství s provincií Bergamo ležící v severní části Itálie.
V říjnu 2006 uzavřel Plzeňský kraj spolupráci s hrabstvím Northamptonshire z Velké Británie a v červenci roku 2007, během návštěvy delegace z čínské provincie Zhejing, podepsal hejtman Plzeňského kraje Memorandum o přátelství s touto nejvzdálenější partnerskou provincií Plzeňského kraje.
Francouzský region Franche-Comté se stal partnerem Plzeňského kraje v květnu 2008 a o rok později se k partnerským regionům přidala i Sverdlovská oblast v Ruské federaci. K podpisu memoranda došlo v květnu 2009. 22. října 2009 podepsal Plzeňský kraj Deklaraci o spolupráci s rumunskou župou Caraş-Severin. Součástí župy je i oblast Banátu, ve které stále v českých vesnicích žijí potomci českých přistěhovalců.
Dalšími dvěma regiony, se kterými uzavřel Plzeňský kraj deklarace o spolupráci, byly v únoru 2011 Bjelovarsko-bilogorská župa z Chorvatska a v říjnu 2012 Východokazašská oblast z Kazachstánu. Zatím posledním partnerem Plzeňského kraje se stalo v dubnu 2015 město Can Tho z Vietnamu, město se statusem provincie, se kterým Plzeňský kraj podepsal memorandum o navázání spolupráce během návštěvy krajské delegace ve Vietnamu.