Ważną formą współpracy międzynarodowej w ochronie zdrowia jest bezpośrednia współpraca dwustronna między Polską i jej partnerami. Ministerstwo Zdrowia prowadzi współpracę z państwami Europy, Azji, Afryki i Bliskiego Wschodu oraz obu Ameryk. Najbardziej aktywna kooperacja odbywa się między Polską i jej sąsiadami: Niemcami, Republiką Czeską, Słowacją i Litwą. Z kilkunastoma państwami zostały zawarte specjalne umowy o współpracy w dziedzinie ochrony zdrowia i nauk medycznych, które precyzują zakres i formę współpracy. Dzięki tym umowom jest możliwa regularna wymiana wiedzy, doświadczeń oraz współdziałanie np. w transgranicznym ratownictwie medycznym. Współpraca dwustronna resortu najczęściej jest realizowana w postaci spotkań ministrów zdrowia, spotkań eksperckich, wizyt studyjnych oraz wymiany informacji.