Dr. Chagas Filho spielte eine bedeutende Rolle als internationaler Führer und Vertreter der brasilianischen Wissenschaft im Ausland. Er war brasilianischer Delegierter und Botschafter (1966) bei der UNESCO in Paris und Mitglied des Forschungsrates der Panamerikanischen Gesundheitsorganisation (PAHO) in Washington, DC. Bei den Vereinten Nationen war er Präsident des Sonderausschusses für die Anwendung von Wissenschaft und Technologie auf die Entwicklung. Zusammen mit dem Nobelpreisträger, dem Physiker Abdus Salam (1926-1996), gründete er die International Federation of Institutes for Advanced Sciences (IFIAS).1972 wurde er von Papst Paul VI. in die Präsidentschaft der Päpstlichen Akademie der Wissenschaften berufen, die er bis 1989 innehatte. Während seiner Amtszeit zeichnete er sich durch die historische Aufgabe aus, Galileo Galilei von der römisch-katholischen Kirche zu rehabilitieren und eine Studie über die historische und wissenschaftliche Gültigkeit des Turiner Grabtuchs zu koordinieren. Er war zutiefst religiös und versuchte, Wissenschaft und Religion so gut wie möglich in Einklang zu bringen. So führte er die Akademie der Wissenschaften durch eine Reihe wichtiger Treffen und Veröffentlichungen, untersuchte kontroverse Themen wie Gehirn und Gewissen und zog große wissenschaftliche Persönlichkeiten an die Akademie, darunter eine Reihe von Nobelpreisträgern.In Brasilien war er Mitglied, Vizepräsident und Präsident der Brasilianischen Akademie der Wissenschaften (1941-2000) und Mitglied der Brasilianischen Akademie der Briefe (1974-2000), Mitglied des Nationalen Forschungsrates und einer der Gründer und Mitglied der Brasilianischen Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaft.Carlos Chagas Filho wurde an vielen nationalen und ausländischen Universitäten mit 16 Titeln Honoris Causa Doctor und 19 Auszeichnungen ausgezeichnet, darunter der Légion d’Honneur (1979) und der brasilianische Orden für wissenschaftliche Verdienste. Er war Mitglied der französischen Académie des Sciences und der Académie Nationale de Médecine, der Academia das Ciências de Lisboa, der American Academy of Arts and Sciences, der American Philosophical Academy, der Royal Academy of Belgium, der Romanian Academy of Sciences und der International Academy of the History of Sciences.
Unter seinen zahlreichen wissenschaftlichen Auszeichnungen erhielt er den Wissenschaftspreis Moinho Santista (1960), den Prêmio Álvaro Alberto para a Ciência e Tecnologia (1988) und den Prix mondial Cino Del Duca der Fondation Simone et Cino Del Duca, Frankreich (1989).
