Dr Chagas Filho odegrał znaczącą rolę jako międzynarodowy lider i przedstawiciel brazylijskiej nauki za granicą. Był delegatem i ambasadorem Brazylii (1966) przy UNESCO w Paryżu oraz członkiem Rady Naukowej Pan American Health Organization (PAHO) w Waszyngtonie. W Organizacji Narodów Zjednoczonych był przewodniczącym Specjalnej Komisji ds. zastosowania nauki i Technologii w rozwoju. Wraz z laureatem Nagrody Nobla, fizykiem Abdusem Salamem (1926-1996) założył Międzynarodową Federację Instytutów Nauk zaawansowanych (IFIAS).
w 1972 został powołany przez Papieża Pawła VI na stanowisko przewodniczącego Papieskiej Akademii Nauk, które zajmował do 1989. Podczas swojej kadencji wyróżnił się historycznym zadaniem rehabilitacji Galileusza przez Kościół Rzymskokatolicki oraz koordynowaniem badań nad historyczną i naukową Ważność Całunu Turyńskiego. Był głęboko religijny i starał się jak najlepiej pogodzić naukę z religią. W ten sposób poprowadził Akademię Nauk przez szereg ważnych spotkań i publikacji, badając kontrowersyjne kwestie, takie jak mózg i sumienie, i przyciągając do Akademii wielkie osobistości naukowe, w tym wielu laureatów Nagrody Nobla.
w Brazylii był członkiem, wiceprezesem i prezesem brazylijskiej Akademii Nauk (1941-2000) oraz członkiem brazylijskiej Akademii listów (1974-2000), członkiem National Research Council oraz jednym z założycieli i członków Brazilian Society for the Advancement of Science.
Carlos Chagas Filho otrzymał 16 tytułów doktora Honoris Causa wielu uniwersytetów krajowych i zagranicznych oraz 19 odznaczeń, w tym Légion d ’ Honneur (1979) i Brazylijski Order Zasługi naukowej. Był członkiem Francuskiej Académie des Sciences i Académie Nationale de Médecine, Academia das Ciências de Lisboa, American Academy of Arts and Sciences, American Philosophical Academy, Royal Academy of Belgium, Rumuńskiej Akademii Nauk i Międzynarodowej Akademii Historii Nauk.
wśród wielu nagród naukowych otrzymał nagrodę naukową Moinho Santista (1960), nagrodę Prêmio Álvaro Alberto para a Ciência e Tecnologia (1988) oraz Prix mondial Cino Del Duca, przyznawaną przez Fondation Simone et Cino Del Duca, Francja (1989).
