Das Erwin L. Hahn Institut wurde 2005 durch einen Kooperationsvertrag zwischen der Universität Duisburg-Essen und der Radboud Universität Nijmegen (Niederlande) gegründet. Diese deutsch-niederländische Zusammenarbeit wird weiterhin aktiv gelebt. Eine besonders enge Zusammenarbeit besteht an der Universität Duisburg-Essen mit der Fakultät für Ingenieurwissenschaften und dem Universitätsklinikum Essen sowie auf niederländischer Seite mit der Radiologie und Nuklearen Medizin des Universitätsklinikums der Radboud Universität und dem Donders Centre for Cognitive Neuroimaging, Nijmegen. Dauerhafte Kooperationspartner sind weiterhin das Deutsche Krebsforschungszentrum in Heidelberg, die Ruhr-Universität Bochum sowie als Technologiepartner von industrieller Seite Siemens Healthcare, Erlangen.

Im Rahmen von Forschungsprojekten wurde seit 2016 zusätzlich mit den nachstehenden Partnern kooperiert.