L’ENSTA ParisTech fait partie de nombreux réseaux régionaux, nationaux et internationaux. La participation à ces réseaux constitue un élément essentiel dans la stratégie de l’École : elle permet d’enrichir l'offre de formation en tirant partie de synergies avec d’autres établissements, de renforcer les collaborations de recherche et de conforter la notoriété de l'École.
Douze des plus prestigieuses grandes écoles parisiennes se sont regroupées au sein de ParisTech afin de constituer une université technologique d'envergure internationale, tant par le nombre et le niveau de ses étudiants, enseignants et chercheurs que par l'étendue des disciplines scientifiques couvertes.
Après avoir été très longtemps une association, ParisTech a été constitué en mars 2007 en établissement public de coopération scientifique (EPCS), ce qui lui permet de disposer de moyens beaucoup plus importants et de monter des formations dont il délivrera lui-même les diplômes.
Le Groupe ENSTA est constitué de l'ENSTA ParisTech et de l'ENSTA Bretagne (ex ENSIETA). Les deux écoles d’ingénieurs depuis longtemps complémentaires ont créée ce groupe en décembre 2010 pour valoriser des formations et des activités de recherche de haut niveau. Ce groupe associe deux écoles aux performances reconnues dans leurs domaines d’expertise : énergie, transport, génie maritime et grands systèmes industriels. Elle offre aux deux écoles le cadre de développement d’une stratégie ambitieuse de croissance et de visibilité internationale pour leurs formations d’ingénieurs et leurs activités de recherche.
Parmi les écoles partenaires de l'ENSTA ParisTech au sein de ParisTech, des liens plus particuliers se constituent avec l'Ecole des Ponts. Les rapprochements, qui concernent plusieurs domaines, ont déjà abouti dans celui de l'enseignement à un accord permettant une passerelle entre les deux écoles à l'issue de la première année du cycle d'ingénieur.
Sans être une école à caractère militaire, l'ENSTA ParisTech est placée sous la tutelle du Ministre de la Défense, notamment parce qu'elle est l'une des écoles qui forment les ingénieurs du corps de l'Armement.
L'ENSTA ParisTech entretient des relations privilégiées avec les quatre autres écoles d'ingénieurs placées sous la même tutelle : l'ISAE (Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace), l'ENSIETA et l'École Polytechnique.
L'ENSTA ParisTech est une des principales écoles assurant la formation complémentaire intégrée des polytechniciens (civils ou ingénieurs de l'Armement). De nombreux échanges d'enseignants permettent un enrichissement pédagogique mutuel. Une convention confère aux laboratoires de l'ENSTA ParisTech le statut d'équipe de l'école doctorale de l'École Polytechnique.
L'ENSTA ParisTech et l'ISAE collaborent étroitement dans leur recrutement d'élèves ingénieurs (concours commun, admission commune d'officiers des armées). Une convention existe entre l'ENSTA ParisTech et l'ISAE pour l'échange d'élèves en dernière année du cycle ingénieur.
Cette association se donne comme objectif, entre autres, de promouvoir les écoles membres à l’échelle internationale.