L'Association des Instituts Carnot a initié la mise en place d'alliances au sein du réseau afin de construire des relations structurées et fédératrices entre instituts Carnot. Ils regroupent des instituts Carnot ayant pour coeur de métier les mêmes grands domaines de compétences, dans le but d'améliorer l'efficience du dispositif Carnot.
Le réseau comporte cinq alliances :
L'alliance Technologies de l'Information et de la Communication - Micro Nano Technologies (TIC-MNT)
L'alliance Mécanique, Matériaux et Procédés (Méca.Mat&Pro)
L'alliance Construction Durable