Od 2002 kontynuował starania miasta o przyznanie mu przez Międzynarodowe Biuro Wystaw Światowych (BIE) praw do organizacji wystawy Expo 2010, czego pomysłodawcą był jego poprzednik. W głosowaniu odbywającym się w grudniu 2002 Wrocław odpadł w pierwszej turze. Rafał Dutkiewicz rozpoczął starania o organizację mniejszej, tematycznej wystawy EXPO w 2012. W listopadzie 2007 kandydatura tego miasta przepadła ponownie w pierwszej turze głosowania.
Jako prezydent miasta był też pomysłodawcą i inicjatorem powołania Wrocławskiego Centrum Badań EIT+, platformy współpracy szkół wyższych z biznesem. Program ten miał za zadanie zwiększyć szanse Wrocławia na umiejscowienie w tym mieście siedziby rady zarządzającej Europejskiego Instytutu Innowacji i Technologii. Stolica Dolnego Śląska przegrała jednak w czerwcu 2008 rywalizację z Budapesztem. We Wrocławiu zlokalizowane zostało również centrum wiedzy Academia Europaea.