Peter Falkai ist Mitglied in der Deutschen Akademie der Naturforscher Leopoldina; 2011 sowie zwischen 2015 und 2023 war er Senator der Sektion Neurowissenschaften. Außerdem war er von 2011 bis 2012 Präsident der Deutschen Gesellschaft für Psychiatrie und Psychotherapie, Psychosomatik und Nervenheilkunde (DGPPN) und ist Standortsprecher des vom BMBF geförderten Deutschen Zentrums für Psychische Gesundheit. Seit diesem Jahr ist er President of the World Federation of Societies of Biological Psychiatry. Er ist seit Oktober 2024 Wissenschaftlichen Mitglied der Max-Planck-Gesellschaft und Direktor des Max-Planck-Instituts für Psychiatrie.