El Dr. Chagas Filho desempeñó un papel importante como líder internacional y representante de la ciencia brasileña en el exterior. Fue delegado y embajador de Brasil (1966) ante la UNESCO en París, y miembro del Consejo de Investigación de la Organización Panamericana de la Salud (OPS), en Washington, DC. En las Naciones Unidas fue presidente del Comité Especial para la Aplicación de la Ciencia y la Tecnología al Desarrollo. Junto con el ganador del Premio Nobel, el físico Abdus Salam (1926-1996), fundó la Federación Internacional de Institutos de Ciencias Avanzadas (IFIAS).
En 1972, fue nombrado por el Papa Pablo VI a la presidencia de la Academia Pontificia de Ciencias, que ocupó hasta 1989. Durante su mandato, fue distinguido con la tarea histórica de rehabilitar Galileo Galilei por la Iglesia Católica Romana y con la coordinación de un estudio de la validez histórica y científica de la sábana santa de Turín. Era profundamente religioso y trató de reconciliar la ciencia y la religión lo mejor posible. Por lo tanto, dirigió la Academia de Ciencias a través de una serie de reuniones y publicaciones importantes, examinando temas controvertidos como el cerebro y la conciencia, y atrayendo a grandes personalidades científicas a la Academia, incluidos varios premios Nobel.
En Brasil fue miembro, vicepresidente y presidente de la Academia Brasileña de Ciencias (1941-2000) y miembro de la Academia Brasileña de Letras (1974-2000), miembro del Consejo Nacional de Investigaciones y uno de los fundadores y miembro de la Sociedad Brasileña para el Avance de la Ciencia.
Carlos Chagas Filho fue galardonado con 16 títulos de Doctor Honoris Causa en muchas universidades nacionales y extranjeras, y 19 condecoraciones, entre ellas la de la Legión de Honor (1979) y la Orden Brasileña del Mérito Científico. Fue miembro de la Academia francesa de las Ciencias y de la Académie Nationale de Médecine, Academia das Ciências de Lisboa, de la Academia Americana de las Artes y las Ciencias, Filosófica Americana de la Academia de la Real Academia de Bélgica, Academia rumana de Ciencias y de la Academia Internacional de Historia de las Ciencias.
Entre sus muchos premios científicos, recibió el Premio de Ciencia Moinho Santista (1960); el Premio Álvaro Alberto para la Ciencia y la Tecnología (1988); y el Premio mundial Cino Del Duca, de la Fundación Simone et Cino Del Duca, Francia (1989).
