Baltimore è membro della: Accademia Nazionale delle Scienze USA (NAS) dal 1974, dell'Accademia Americana delle Arti e delle Scienze dal 1974, del NAS Istituto di Medicina (IOM) dal 1974, dell'Associazione Americana di Immunologi dal 1984. Fu eletto Foreign Member of the Royal Society (ForMemRS) nel 1987, e fu premiato dalla Accademia Francese delle Scienze nel 2000 e dall'Associazione americana per la Ricerca del Cancro (AACR). È anche un memebro dell'Accademia Papale delle Scienze dal 1978. Nel 2006, Baltimore fu eletto per un periodo di tre anni come presidente dell'Associazione americana per l'avanzamento della scienza (AAAS).