Et mellemstatsligt samarbejde er samarbejdet i en international organisation , som har stater som medlemmer. Fuldgyldige medlemmer i overstatslige organisationer benævnes ofte medlemsstater. Eksempler på typiske former for mellemstatsligt samarbejde er de Forenede nationer (FN), Europarådet og Nordisk Råd. Beslutningerne i disse organisationer træffes normalt ved enstemmighed, og det er usædvanligt at disse kan få retslig virkning for en medlemsstat mod dens vilje. Dette er en væsentlig forskel i forhold til overstatsligt samarbejde, hvor medlemsstaterne i stedet overfører en del af sin egen suverænitet til organisationen. Den Europæiske Union har både beslutningsområder baseret på mellemstatligt og overstatsligt samarbejde. EU-samarbejdet er mellemstatsligt på områder, hvor det kan være vanskeligt for landene at indgå i et så tæt samarbejde som det overstatslige.