Ο Δήμος Αγίας Βαρβάρας συμμετέχει σε πολλά εθνικά, ευρωπαϊκά και διεθνή δίκτυα, ενώσεις και επιχειρήσεις:
• Ενιαίος Σύνδεσμος Δήμων και Κοινοτήτων Αττικής (ΕΣΔΚΝΑ)
• Αναπτυξιακός Σύνδεσμός Δυτικής Αττικής (ΑΣΔΑ)
• Δίκτυο Δημοτικών Βιβλιοθηκών Ελλάδος
• ΕΔΕΧΥ
• Τοπική Ένωση Δήμων και Κοινοτήτων Νομού Αττικής (ΤΕΔΚΝΑ)
• Ελληνικό Δίκτυο Πόλεων φιλικών προς τα παιδιά
• Σύνδεσμος Δήμων Πειραιά & Δυτικής Αττικής για το Περιβάλλον (ΔΙΚΕΠΑΖ)
• Εθνικό Δίκτυο «Υγιείς Πόλεις»
• Ευρωπαϊκό Δίκτυο για την ασφάλεια των πόλεων
• Διεθνής Ένωση Εκπαιδευτικών Πόλεων
• Δίκτυο Αδελφοποιημένων Πόλεων και Περιοχών της Μεσογείου
• Κέντρο Πρόληψης της Εξάρτησης και Αγωγής Υγείας Δυτικής Αθήνας «Άρηξις»
• ΣΣΕΔ – Ανακύκλωση της περιοχής μας
• Συντονιστικό τοπικό όργανο πολιτικής προστασίας
• Δίκτυο ΡΟΜ - Πανελλαδικό δίκτυο ΟΤΑ για την υποστήριξη των Ελλήνων Τσιγγάνων
• Τοπικό Σύμφωνο Απασχόλησης
• Δίκτυο Προστασίας του Παιδιού
• Αναπτυξιακή Σύμπραξη «Δίκτυο Αντιμετώπισης της Ανεργίας στην ευρύτερη περιοχή Πειραιά & Δυτικής Αττικής» (EMPLONET)
• Αστική Εταιρεία ΑΡΞΙΣ
• Δίκτυο Ελληνικών Πόλεων για τη βιώσιμη κινητικότητα και το ποδήλατο
• Δίκτυο ELISAN

Ο Δήμος Αγίας Βαρβάρας έχει επίσης αδελφοποιηθεί με την πόλη Velence της Ουγγαρίας.