Sejak tahun 1950-an, ISC —melalui organisasi pendahulunya, Dewan Internasional untuk Sains (ICSU)— telah memainkan peran perintis dalam memajukan ilmu Bumi, antariksa, dan lingkungan untuk meningkatkan pemahaman tentang sistem Bumi dan dimensi biofisik dan manusianya, serta antariksa luar. Program sains gabungan yang disponsori bersama oleh ISC dan organisasi internasional lainnya, termasuk yang berada dalam sistem PBB, telah menghasilkan kemajuan besar dalam penelitian ilmiah dan tata kelola isu-isu global. Contoh penting adalah peran ICSU dalam mengkatalisasi upaya sains iklim internasional.
Hingga pertengahan 1950-an, kerja sama ilmiah internasional terkait iklim masih terbatas. Tahun Geofisika Internasional (IGY) yang dipimpin ICSU pada 1957–58 mempertemukan para ilmuwan dari lebih dari 60 negara untuk melakukan pengamatan terkoordinasi dan menyaksikan peluncuran Sputnik 1. Hal ini berujung pada pembentukan Komite Penelitian Luar Angkasa (COSPAR) ICSU pada 1958.
IGY mengarah langsung ke Perjanjian Antartika 1959, mempromosikan kolaborasi ilmiah yang damai. Untuk mempromosikan penelitian Antartika, ICSU mendirikan Komite Ilmiah Penelitian Antartika (SCAR) pada tahun 1958. Sekitar waktu yang sama, ICSU mendirikan Komite Ilmiah Penelitian Kelautan (SCOR) untuk mengatasi tantangan kelautan global. Semua komite ini tetap aktif hingga saat ini.
Setelah keberhasilan IGY, Majelis Umum PBB mengundang ICSU untuk bekerja sama dengan Organisasi Meteorologi Dunia (WMO) dalam penelitian sains atmosfer. Hal ini menghasilkan Konferensi Iklim Dunia 1979, di mana para ahli mengonfirmasi dampak iklim jangka panjang dari meningkatnya kadar CO₂. ICSU, WMO, dan UNEP kemudian meluncurkan Program Penelitian Iklim Dunia dan, pada tahun 1985, menyelenggarakan konferensi inovatif di Villach, Austria. Temuannya menjadi dasar bagi penilaian iklim berkala, yang pada akhirnya mengarah pada penciptaan Panel Antarpemerintah tentang Perubahan Iklim (IPCC) di 1988.