Dr. Chagas Filho speelde een belangrijke rol als internationaal leider en vertegenwoordiger van de Braziliaanse wetenschap in het buitenland. Hij was een Braziliaanse afgevaardigde en ambassadeur (1966) bij UNESCO in Parijs, en lid van de Onderzoeksraad van de Pan American Health Organization (PAHO), in Washington, DC. Bij de Verenigde Naties was hij voorzitter van de speciale commissie voor de toepassing van wetenschap en technologie op ontwikkeling. Samen met Nobelprijswinnaar Abdus Salam (1926-1996) richtte hij de International Federation of Institutes for Advanced Sciences (IFIAS) op.in 1972 werd hij door Paus Paulus VI benoemd tot voorzitter van de Pauselijke Academie van Wetenschappen, die hij tot 1989 bekleedde. Tijdens zijn ambtstermijn werd hij onderscheiden met de historische taak om Galileo Galilei te rehabiliteren door de Rooms-Katholieke Kerk en met het coördineren van een studie van de historische en wetenschappelijke geldigheid van de Lijkwade van Turijn. Hij was diep religieus en trachtte wetenschap en religie zo goed mogelijk met elkaar te verzoenen. Zo leidde hij de Academie van Wetenschappen door een aantal belangrijke bijeenkomsten en publicaties, waarbij hij controversiële onderwerpen onderzocht zoals de hersenen en het geweten, en grote wetenschappelijke persoonlijkheden naar de Academie trok, waaronder een aantal Nobelprijswinnaars.in Brazilië was hij lid, vicevoorzitter en voorzitter van de Braziliaanse Academie van Wetenschappen (1941-2000) en lid van de Braziliaanse Academie van Letteren (1974-2000), lid van de nationale Onderzoeksraad en een van de oprichters en lid van de Braziliaanse Society for the Advancement of Science.Carlos Chagas Filho werd bekroond met 16 titels van Honoris Causa Doctor in vele nationale en buitenlandse universiteiten, en 19 onderscheidingen, waaronder die van Légion d ‘ Honneur (1979) en de Braziliaanse Orde van wetenschappelijke verdienste. Hij was lid van de Franse Académie des Sciences en Académie Nationale de Médecine, Academia das Ciências de Lisboa, American Academy of Arts and Sciences, American Philosophical Academy, Royal Academy of Belgium, Romanian Academy of Sciences en de International Academy of the History of Sciences.onder zijn vele wetenschappelijke prijzen ontving hij de Moinho Santista Science Prize (1960), de Prêmio Álvaro Alberto para a Ciência e Tecnologia (1988) en de Prix mondial Cino Del Duca, van de Fondation Simone et Cino Del Duca, Frankrijk (1989).