Do głównych celów strategicznych Politechniki Łódzkiej należy internacjonalizacja, stanowiąca jeden z filarów dynamicznego rozwoju obszaru kształcenia i uczenia się studentów.
Uczelnia ma bogatą tradycję kształcenia w językach obcych, którą koordynuje Centrum Kształcenia Międzynarodowego, znane od 30 lat jako International Faculty of Engineering. W jego ramach studenci mogą kształcić się na kierunkach prowadzonych w języku angielskim lub francuskim. Wybrane kierunki w języku angielskim są również prowadzone przez wydziały Politechniki Łódzkiej, poza strukturą IFE.
W 2017 roku została w Politechnice Łódzkiej powołana do życia nowa jednostka – Centrum Współpracy Międzynarodowej, której głównym zadaniem jest dynamiczne wdrażanie strategii internacjonalizacji uczelni i silne zaznaczenie statusu Politechniki Łódzkiej jako innowacyjnego ośrodka akademickiego na Europejskiej Mapie Szkolnictwa Wyższego. W okresie od maja 2022 roku do kwietnia 2023 roku w CWM PŁ realizowany był projekt pt. WelcomeTULodz - Organizacja Welcome Point dedykowanego obsłudze zagranicznych studentów i kadry w Politechnice Łódzkiej, w ramach programu Welcome to Poland 2021 wdrażanego przez Narodową Agencję Wymiany Akademickiej i współfinansowanego ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego. Głównym rezultatem projektu stało się uruchomienie Welcome Point PŁ, jako centralnego, dostępnego i przyjaznego miejsca obsługi osób z zagranicy.
W uczelni studiuje obecnie ponad 300 obcokrajowców na pełen cykl studiów oraz niemal 400 w ramach wymiany. Wszyscy wyżej wymienieni mogą brać udział w różnych formach mobilności: długoterminowej na studia i praktyki (od 2 do 12 miesięcy) oraz krótkoterminowej również na studia i praktyki (od 5 do 30 dni), która jest finansowana z programu Erasmus +. Mają również możliwość zdobywania podwójnego dyplomu w ramach umów partnerskich z prestiżowymi uczelniami w Europie i na świecie. PŁ należy do czołówki uczelni w wymianie studentów w ramach programu Erasmus+ i dumnie nosi tytuł "Uczelni przyjaznej mobilności". Jest też liderem pod względem liczby wyjazdów studentów na długoterminowe, zagraniczne praktyki wakacyjne w ramach programu IAESTE. W dwustronnej wymianie zagranicznej uczestniczą również doktoranci PŁ.
Od 2000 roku Politechnika Łódzka pełni rolę krajowego koordynatora Baltic University Programme, skupiającego ponad 60 uczelni w Polsce. Współpraca międzynarodowa uczelni w zakresie programów naukowo-badawczych i wymiany studenckiej obejmuje ponad 520 ośrodków w 65 krajach, spośród których ponad 200 to strategiczni partnerzy PŁ. Współpracą międzynarodową objęty jest także obszar kształcenia. Kooperacja z partnerami zagranicznymi umożliwia wymianę doświadczeń i dobrych praktyk z przedstawicielami najlepszych uczelni na świecie. Dostęp do aktualnych światowych zasobów i najnowszych trendów przyczynia się do wdrażania w PŁ nowoczesnych metod uczenia się. Dzięki współpracy międzynarodowej Politechnika Łódzka może dostosowywać programy do zmieniających się potrzeb i wyzwań globalnego rynku pracy.
Uczelnia realizuje wiele projektów we współpracy z partnerami zagranicznymi. W 2017 roku IFE, przy współpracy z Ambasadą Francji w Polsce oraz z Międzynarodowym Stowarzyszeniem Agence Universitaire de la Francophonie (AUF), otworzyło prestiżowy i wieloletni projekt Francuskiej Akademii Młodego Inżyniera (FAMI), angażujący młodzież do projektów międzynarodowych, opartych na nowoczesnych technologiach i wyzwaniach społecznych. Politechnika Łódzka jest członkiem Europejskiego Stowarzyszenia Edukacji Inżynierskiej, zajmującego się kształceniem inżynierów w Europie.
Politechnika Łódzka uzyskała 25 akredytacji programowych EUR-ACE® Label (EUR-ACE Bachelor Label oraz EUR-ACE Master Label na kierunkach: inżynieria materiałowa; automatyka i robotyka; mechanika i budowa maszyn; mechatronika; technologia chemiczna; nanotechnologia; chemia; biotechnologia; informatyka na Wydziale Fizyki Technicznej, Informatyki i Matematyki Stosowanej; informatyka na Wydziale Elektrotechniki, Elektroniki, Informatyki i Automatyki; fizyka techniczna; architektura; budownictwo; zarządzanie i inżynieria produkcji). Jest jedną z sześciu polskich uczelni, które poddały się międzynarodowej ocenie instytucjonalnej EUA - Institutional Evaluation Programme i może używać znaku jakości EUA – IEP, który jest rozpoznawalny w całej Europie. Jego posiadanie zwiększa atrakcyjność uczelni w europejskim obszarze badawczym.
W 2020 roku PŁ jako pierwsza uczelnia w Polsce otrzymała na pięć lat międzynarodową francuską akredytację - HCERES. W 2022 roku dwa kierunki prowadzone w języku angielskim, Information Technology oraz Computer Science uzyskały prestiżową akredytację ABET (Accreditation Board for Engineering and Technology), a w 2023 roku dwóm kierunkom prowadzonym na Wydziale Chemicznym (chemia; technologia chemiczna) przyznano akredytację European Chemistry Thematic Network Association (ECTN). Zespół francuskiej Najwyższej Rady ds. Oceny Badań Naukowych i Szkolnictwa Wyższego wysoko ocenił bogatą ofertę kształcenia PŁ, dostosowaną do potrzeb rynku pracy, jak również działania uczelni w doskonaleniu oferowanych programów nauczania. Centrum Językowe PŁ posiada akredytację EAQUALS (Evaluation and Accreditation of Quality in Language Services).
W 2021 r. Politechnika Łódzka została członkiem europejskiego konsorcjum skupiającego innowacyjne uczelnie. Jako jedyna uczelnia z Polski dołączyła do elitarnej sieci the European Consortium of Innovative Universities (ECIU). W ramach konsorcjum PŁ współpracuje z 13 uczelniami z Holandii, Francji, Niemiec, Szwecji, Norwegii, Finlandii, Irlandii, Hiszpanii, Portugalii, Litwy, Danii i Meksyku. Dzięki temu możliwa jest kooperacja naukowa i badawcza oraz wspólna oferta dla studentów opierająca się na mikromodułach i challenge’ach. ECIU to jednak o wiele więcej. Celem ECIU jest stworzenie nowego modelu ponadnarodowej uczelni europejskiej opartej na wyzwaniach i silnej współpracy z otoczeniem społeczno-gospodarczym. Więcej informacji na stronach eciu.p.lodz.pl oraz eciu.eu.
Internacjonalizacja w PŁ odbywa się także poprzez wymianę zagraniczną pracowników dydaktycznych i administracyjnych, co ma kluczowe znaczenie dla rozwoju kompetencji zawodowych kadry Politechniki Łódzkiej