Kierunki działalności UNESCO w dziedzinie nauki zostały sformułowane na Światowej Konferencji na temat Nauki, która odbyła się w Budapeszcie 26 VI - 1 VII 1999 pod hasłem "Ku nowym rozwiązaniom". Wzięło w niej udział ponad 160 delegacji państw reprezentowanych przez ministrów nauki lub edukacji oraz ponad 100 delegacji organizacji międzyrządowych i pozarządowych.

Przyjęte przez Konferencję dokumenty: Deklaracja na temat Nauki i Wykorzystania Wiedzy Naukowej oraz Ramowy Plan Działania na rzecz Nauki potwierdziły rolę i pozycję nauki jako ważnego czynnika rozwoju we współczesnym świecie. Konferencja dokonała także oceny wyzwań stojących przed nauką, wynikających zarówno ze stanu rozwoju społecznego i zagrożeń środowiska naturalnego, jak i z samego rozwoju nauki w ostatnich kilku dekadach.

Odkrycia naukowe, zwłaszcza w dziedzinie biologii, mogą mieć poważne implikacje dla dalszego rozwoju ludzkości. Zagadnienia etyki nauki i technologii są w UNESCO traktowane ze szczególną powagą, czego dowodem jest między innymi rozpoczęty w 1993 roku program bioetyki.

Hierarchia kluczowych obszarów działania UNESCO w sektorze nauki znalazła odzwierciedlenie w dokumencie, przedstawiającym Strategię Średnioterminową na lata 2014-2021, uchwalonym przez Konferencję Generalną na 37. sesji w listopadzie 2013 r. W dokumencie tym określono dziewięć celów strategicznych UNESCO, z których trzy odnoszą się do programów naukowych: 

1. wspieranie nauki, technologii oraz innowacyjnych systemów i polityk - w skali krajowej, regionalnej i globalnej
2. promocja międzynarodowej współpracy naukowej w obszarach kluczowych wyzwań dla zrównoważonego rozwoju 
3. wspieranie włączającego rozwoju społecznego i dialogu międzykulturowego na rzecz zbliżenia kultur i promowania zasad etyki.

W rozwijanych przez UNESCO międzynarodowych programach naukowych priorytetowe znaczenie przyznaje się tym, które łączą problematykę badawczą z ochroną środowiska i rozwoju społecznego. Szczególną wagę przywiązuje się do kwestii zasobów wody, rozpatrywanych zarówno w skali globalnej (znaczenie oceanów dla środowiska), jak i poprzez znaczenie tych zasobów dla zagrożonych ekosystemów Ziemi oraz dla regionów o ograniczonym dostępie do wody pitnej. W zakresie nauk społecznych priorytetem pozostaje program MOST (Management of Social Transformations), w którym szczególnym polem działania mają być zastosowania badań naukowych dla sprawy likwidacji ubóstwa. We wszystkich programach zastosowanie znajduje zasada, wypracowana wcześniej przez UNESCO, postulująca wspomaganie interdyscyplinarności jako klucza do rozwoju nauki i jej skuteczności jako instrumentu wspierającego rozwój.

Ważne miejsce w działalności UNESCO związanej z nauką, odgrywają centra  badawcze UNESCO, rozwijające współpracę międzynarodową w różnych dziedzinach nauki. W Polsce działają trzy takie ośrodki.