27 листопада 1918 р. відбулися установчі Загальні збори Української академії наук, на яких першим президентом Академії було обрано видатного вченого-геолога і геохіміка зі світовим ім'ямВ. І. Вернадського. Протягом багаторічної історії президентами Академії обиралися М. П. Василенко (1921-1922 рр.), О. І. Левицький (1922 р.), В. І. Липський (1922-1928 рр.), Д. К. Заболотний (1928-1929рр.), О. О. Богомолець (1930-1946 рр.), О. В. Палладін (1946-1962 рр.), Б. Є. Патон (1962-2020 рр.). З 2020 року на чолі Академії – А.Г. Загородній.
Назва Академії зазнавала змін чотири рази. У 1918-1921 рр. вона іменувалася Українська академія наук (УАН), з 1921 по 1936 р. - Всеукраїнська академія наук (ВУАН), у 1936-1991 рр. - Академія наук Української РСР, з 1991 по 1993 р. - Академія наук України, а з 1994 р. – Національна академія наук України.
Українська академія наук була найстарішою з республіканських академій за часів існування СРСР. У перший рік своєї діяльності вона складалася з трьох наукових відділів - історикофілологічного, фізико-математичного і соціальних наук, які охоплювали 3 інститути, 15 комісій і національну бібліотеку. Тепер у НАН України є 3 секції, 14 відділень, близько 170 інститутів та інших наукових установ, у яких працює понад 19 тисяч науковців.
В Академії сформувалося чимало наукових шкіл. Їх засновниками були видатні вчені-математики Д.О. Граве, М.М. Крилов, М.М. Боголюбов, Ю.О. Митропольський, механіки С.П.Тимошенко, О.М. Динник, М.О. Лаврентьєв, Г.С. Писаренко, фізики К.Д. Синельников, Л.В. Шубников, В.Є. Лашкарьов, О.І. Ахієзер, О.С. Давидов, А.Ф. Прихотько, О.Я. Усиков, астрономи О.Я. Орлов, М.П. Барабашов, Є.П. Федоров, С.Я. Брауде, геолог П.А. Тутковський, матеріалознавці І.М. Францевич, В.І. Трефілов, хіміки Л.В. Писаржевський, О.І. Бродський, А.В. Думанський, біологи і медики Д.К. Заболотний, О.О. Богомолець, В.П. Філатов, М.Г. Холодний, І.І. Шмальгаузен, М.М. Амосов. У всьому світі відомі українські школи електрозварювання Є.О. Патона і кібернетики В.М. Глушкова. Набули широкого визнання економічні й гуманітарні школи, які очолювали економісти М.В. Птуха і К.Г. Воблий, історики М.С. Грушевський і Д.І. Яворницький, правознавець В.М. Корецький, філософ В.І. Шинкарук, сходознавець А.Ю. Кримський, мовознавці Л.А. Булаховський, І.К. Білодід, В.М. Русанівський, літературознавці С.О. Єфремов і О.І. Білецький.