談家楨在國際上享有崇高榮譽，曾任第八屆（1948年在瑞典）國際遺傳學大會常務理事，第十五屆(1983年在印度）、十六屆（1988年在加拿大）、第十七屆（1993年在英國）國際遺傳學大會副會長，聯合國科學技術發展中心非政府性組織指導委員會委員，國際未利用植物開發委員會委員。
自1978年以來談家楨先後當選為日本和英國遺傳學會名譽會員，德國康斯登茨大學功勛獎，美國加州政府榮譽公民稱號，1985年當選為美國國家科學院外籍院士和第三世界科學院院士。1987年當選為意大利國家科學院外籍院士。1995年獲求是科學基金會傑出科學家獎。同年當選為紐約科學院名譽終身院士。他所寫的《奇妙的克隆》已被選入八年級人教版語文教材。
1980年，當選中國科學院院士；
1985年，當選第三世界科學院院士；
1985年，當選美國國家科學院外籍院士；
1987年，當選意大利國家科學院外籍院士；
1999年，當選紐約科學院名譽終身院士；美國加州理工學院傑出校友獎；德國康斯登茨大學功勛獎；美國加州政府榮譽公民稱號；
1984年，加拿大約克大學榮譽科學博士；
1985年，美國馬裏蘭大學榮譽科學博士；
1995年，求是科學基金會傑出科學家獎；
1999年，國際編號為3542號小行星被命名為“談家楨星”。
中國遺傳學會副會長、會長、名譽會長
《中國遺傳學報》主編
中國環境誘變劑學會理事
中國生物工程學會會長
第八屆（1948年，瑞典）國際遺傳學大會常務理事
第十五屆（1983年，印度）國際遺傳學大會副會長
第十六屆（1988年，加拿大）國際遺傳學大會副會長
第十七屆（1993年，英國）國際遺傳學大會副會長
第十八屆（1998年，北京）國際遺傳學大會會長
日本遺傳學會名譽會員
英國遺傳學會名譽會員
美國羅斯福夫人腫瘤研究所高級研究員
聯合國工業發展組織國際遺傳工程和生物技術中心科學顧問
國際遺傳學報顧問編輯
國際生物學與哲學雜誌顧問編輯
美國《科學家》顧問編輯