พระองค์ได้เสด็จพระราชดำเนินเยือนต่างประเทศเป็นครั้งแรกเมื่อคราวที่พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวและสมเด็จพระนางเจ้าฯ พระบรมราชินีนาถ เสด็จฯ เยือนสหรัฐอเมริกาและประเทศในยุโรปอย่างเป็นทางการ ระหว่าง ปี พ.ศ. 2503-2504 ในขณะที่มีพระชนมายุ 5 พรรษา หลังจากนั้น พระองค์ก็เสด็จพระราชดำเนินเยือนต่างประเทศเป็นจำนวนหลายครั้ง โดยการเสด็จฯ นั้น พระองค์เสด็จฯ ทั้งในฐานะผู้แทนพระองค์ พระราชอาคันตุกะหรืออาคันตุกะของรัฐบาลประเทศต่าง ๆ อย่างเป็นทางการ รวมทั้ง เสด็จฯ เป็นการส่วนพระองค์ ซึ่งนอกจากจะทรงงานเพื่อเชื่อมสัมพันธไมตรีระหว่างประเทศแล้ว พระองค์ยังเสด็จฯ ทอดพระเนตรสังคม วัฒนธรรม สถานที่ต่าง ๆ และทรงได้แลกเปลี่ยนความคิดเห็นกับผู้เชี่ยวชาญในสาขาต่าง ๆ ของประเทศนั้น ๆ และได้ทรงนำความรู้และประสบการณ์ที่ทรงได้ทอดพระเนตรและจดบันทึกมาประยุกต์ใช้กับการทรงงานภายในประเทศด้วย ซึ่งการเสด็จฯ ทรงงานในต่างประเทศของพระองค์ทำให้หนังสือพิมพ์ฝรั่งเศสว่าถวายพระราชสมัญญานามแด่พระองค์ว่า “เจ้าฟ้านักดูงาน” หรือ “Le Princesse Stagiaire”
นอกจากนี้ พระองค์ยังทรงร่วมมือกับนานาประเทศเพื่อก่อให้เกิดความร่วมมือในด้านการพัฒนาสังคม อาทิเช่น ความร่วมมือระหว่างประเทศไทยและประเทศลาว ซึ่งพระองค์ได้ทรงมีโครงการตามพระราชดำริทั้งในด้านการพัฒนาคุณภาพชีวิต การให้ความช่วยเหลือทางการแพทย์และการสาธารณสุข การพัฒนาทางด้านการศึกษา เป็นต้น นอกจากประเทศลาวแล้ว โครงการเพื่อการพัฒนาของพระองค์ยังได้ขยายออกไปยังประเทศกัมพูชา
ประเทศพม่า และ
ประเทศเวียดนามด้วย
[41] นอกจากนี้ พระองค์ยังทรงร่วมมือกับองค์การระหว่างประเทศ ได้แก่ ความร่วมมือกับ
องค์การสหประชาชาติ พระองค์ทรงให้ความร่วมมือในโครงการอาหารในโรงเรียน ซึ่งเป็นโครงการของโครงการอาหารโลกแห่งองค์การสหประชาชาติ โดยได้แต่งตั้งให้พระองค์เป็นทูตพิเศษของโครงการด้วย, โครงการการศึกษาเพื่อทุกคน เป็นโครงการด้านการส่งเสริมศักยภาพของเด็กชนกลุ่มน้อย ด้วยการศึกษาและอนุรักษ์มรดกทางวัฒนธรรม ซึ่งเป็นโครงการของ
องค์การศึกษา วิทยาศาสตร์ และวัฒนธรรม รวมทั้ง โครงการการศึกษาหลังประถมศึกษาสำหรับผู้ลี้ภัยและผู้พลัดถิ่น โดยมูลนิธิการศึกษาเพื่อผู้ลี้ภัย สำนักงานข้าหลวงใหญ่เพื่อผู้ลี้ภัยแห่งสหประชาชาติ
[40]