Des de la dècada de 1950, l'ISC —a través de la seva organització predecessora, el Consell Internacional de la Ciència (ICSU)— ha jugat un paper pioner en l'avenç de la Terra, l'espai i la ciència ambiental per millorar la comprensió del sistema terrestre i les seves dimensions biofísiques i humanes, així com de l'espai exterior. Els programes científics conjunts copatrocinats per l'ISC i altres organitzacions internacionals, incloses les del sistema de les Nacions Unides, han donat lloc a grans avenços tant en la investigació científica com en la governança de problemes globals. Un exemple notable és el paper de l'ICSU en la catalització dels esforços internacionals de ciència climàtica.
Fins a mitjans de la dècada de 1950, la cooperació científica internacional sobre el clima era limitada. L'Any Geofísic Internacional (IGY) dirigit per l'ICSU el 1957–58 va reunir científics de més de 60 països per a observacions coordinades i va veure el llançament de l'Sputnik 1. Això va portar a la creació del Comitè d'Investigació Espacial (COSPAR) de l'ICSU el 1958.
IGY va conduir directament al Tractat Antàrtic de 1959, fomentant la col·laboració científica pacífica. Per promoure la investigació antàrtica, l'ICSU va establir el Comitè Científic d'Investigació Antàrtica (SCAR) el 1958. Al mateix temps, l'ICSU va fundar el Comitè Científic d'Investigació Oceànica (SCOR) per abordar els reptes oceànics globals. Tots aquests comitès continuen actius avui.
Després de l'èxit de l'IGY, l'Assemblea General de les Nacions Unides va convidar l'ICSU a treballar juntament amb l'Organització Meteorològica Mundial (OMM) en la investigació de la ciència atmosfèrica. Això va conduir a la Conferència Mundial sobre el Clima de 1979, on els experts van confirmar l'impacte climàtic a llarg termini de l'augment dels nivells de CO₂. L'ICSU, l'OMM i el PNUMA van llançar llavors Programa Mundial d'Investigació Climàtica i, el 1985, va organitzar una conferència innovadora a Villach, Àustria. Les seves troballes van establir les bases per a avaluacions climàtiques periòdiques, que finalment van conduir a la creació de la Grup Intergovernamental d'Experts sobre el Canvi Climàtic (IPCC) en 1988.