Voionmaa osallistui aktiivisti kaikkiin itsenäisen Suomen neuvottelemiin rauhoihin. Ensimmäiseksi oli hänellä edessään [[Tarton rauha]]nvaltuuskunnan jäsenyys 1920. Hänellä oli keskeinen osuus siinä, että [[Petsamo|Petsamon]] <ref>{{Lehtiviite|Otsikko=Petsamo|Julkaisu=Wikipedia|Ajankohta=2017-10-26|www=https://fi.wikipedia.org/w/index.php?title=Petsamo&oldid=16855721|Kieli=fi}}</ref>alue saatiin Suomelle, sillä hän tiesi Venäjän keisarinkin luvanneen aluehyvityksiä Suomelle. Vaikea neuvottelutehtävä oli toimiminen [[Moskovan rauha]]nvaltuuskunnan jäsenenä 1940. Voionmaa oli ehdolla myös vuoden 1944 Moskovassa solmitun välirauhan valtuuskuntaan.<ref>{{Kirjaviite|Nimeke = Väinö Voionmaa. Puolue- ja geopoliitikko|Julkaisija = Suomalaisen Kirjallisuuden Seura 2014|Sivu = 414|Vuosi = 2014|Tekijä = Maria Lähteenmäki}}</ref> Vielä ennen kuolemaansa hän ehti toimia [[Pariisin rauha (1947)|Pariisin rauhan]] rauhanvaltuuskunnan jäsenenä 1946–1947. Viimeksi mainituissa Voionmaan etuna oli hänen toimintansa sodan loppuvaiheissa Suomen sosiaalidemokraattisen puolueen niin sanotussa hiljaisessa oppositiossa, joten hän nautti kaikkien osapuolten luottamusta.
