Le Dr Chagas Filho a joué un rôle important en tant que leader international et représentant de la science brésilienne à l’étranger. Il a été délégué et ambassadeur du Brésil (1966) auprès de l’UNESCO à Paris, et membre du Conseil de recherche de l’Organisation Panaméricaine de la Santé (OPS), à Washington, DC. Aux Nations Unies, il a été président du Comité spécial pour l’application de la Science et de la Technique au Développement. Avec le Prix Nobel, le physicien Abdus Salam (1926-1996), il a fondé la Fédération Internationale des Instituts des Sciences Avancées (IFIAS).
En 1972, il est nommé par le Pape Paul VI à la présidence de l’Académie pontificale des Sciences, qu’il occupe jusqu’en 1989. Au cours de son mandat, il s’est distingué par la tâche historique de réhabiliter Galilée par l’Église catholique romaine et par la coordination d’une étude de la validité historique et scientifique du Suaire de Turin. Il était profondément religieux et cherchait à concilier au mieux la science et la religion. Ainsi, il a dirigé l’Académie des sciences à travers un certain nombre de réunions et de publications importantes, examinant des questions controversées telles que le cerveau et la conscience, et attirant de grandes personnalités scientifiques à l’Académie, y compris un certain nombre de lauréats du prix Nobel.
Au Brésil, il a été membre, vice-président et président de l’Académie Brésilienne des Sciences (1941-2000) et membre de l’Académie Brésilienne des Lettres (1974-2000), membre du Conseil National de la Recherche et l’un des fondateurs et membre de la Société Brésilienne pour l’Avancement des Sciences.
Carlos Chagas Filho a reçu 16 titres de Docteur Honoris Causa dans de nombreuses universités nationales et étrangères, et 19 décorations, dont celle de la Légion d’Honneur (1979) et de l’Ordre Brésilien du Mérite Scientifique. Il a été membre de l’Académie Française des Sciences et de l’Académie Nationale de Médecine, de l’Academia das Ciências de Lisboa, de l’Académie Américaine des Arts et des Sciences, de l’Académie Américaine de Philosophie, de l’Académie Royale de Belgique, de l’Académie Roumaine des Sciences et de l’Académie Internationale d’Histoire des Sciences.
Parmi ses nombreux prix scientifiques, il a reçu le Prix scientifique Moinho Santista (1960); le Prêmio Álvaro Alberto para a Ciência e Tecnologia (1988); et le Prix mondial Cino Del Duca, de la Fondation Simone et Cino Del Duca, France (1989).