L'Académie des sciences de Paris doit son origine au projet de Colbert de créer une académie générale. Elle s'inscrit également dans la lignée des divers cercles de savants qui se réunissaient au XVIIe siècle, autour d'un mécène ou d'une personnalité érudite. Colbert choisit un petit groupe de savants qui s'assemblèrent le 22 décembre 1666 dans la bibliothèque du roi, nouvellement installée rue Vivienne, et y tinrent désormais des séances de travail bi-hebdomadaires. Les trente premières années d'existence de l'Académie furent relativement informelles, la nouvelle institution n'ayant pas reçu de statuts.

Le 20 janvier 1699 Louis XIV donnait à la compagnie son premier règlement. L'Académie reçut le titre d'Académie royale et fut installée au Louvre. Composée de 70 membres, elle contribua au XVIIIe siècle au mouvement scientifique de son temps par ses publications et joua un rôle de conseil auprès du pouvoir.

Le 8 août 1793, la Convention supprima toutes les académies.

Deux ans plus tard, le 22 août 1795, fut mis en place un Institut national des sciences et des arts regroupant les anciennes académies scientifique, littéraire et artistique. La première classe de l'Institut (Sciences physiques et mathématiques) était la plus nombreuse (66 membres sur 144).

En 1805, l'Institut national des sciences et des arts fut transféré dans l'ancien Collège des quatre nations.

En 1816, l'Académie des sciences retrouva son autonomie tout en participant à l'Institut de France ; le chef de l'État restait son protecteur.

En 1835, sous l'influence de François Arago, furent créés les Comptes rendus de l'Académie des sciences qui devinrent un instrument de première importance pour diffuser les travaux des scientifiques français et étrangers.

Au début du XXe siècle, l'Académie connut un déclin d'activité et d'influence, déjà amorcé pour des raisons démographiques. Face au développement accéléré de la recherche scientifique en France, l'Académie, pour rester fidèle à sa vocation, a dû adapter ses structures et ses missions. Elle a récemment engagé une profonde réforme de ses statuts, tant sur le plan de ses membres que sur celui de ses missions. Le premier volet de cette réforme, approuvé par décret du 2 mai 2002 (Journal Officiel n° 104 du 4 mai 2002), a permis l'élection de 26 nouveaux membres. Le deuxième volet de la réforme a été approuvé par le décret du 31 janvier 2003 (Journal officiel n° 28 du 2 février 2003).