17世纪，一些国家的科学团体纷纷建立类似科学院的机构，作为学者相互交流的论坛。其中比较著名的有1603年建立于罗马的意大利林琴学院和1660年建立于伦敦的英国皇家学会。
在18和19世纪，其他欧洲国家的政府开始主动建立科学院，作为推动科学研究和国际科学合作的实体组织。但此时，联省共和国（The Republic of the United Provinces，荷兰的 前身）并没有这种计划，因为当时其下属的各个省都有独立的主权。
荷兰王国时期（1806—1810），国王路易斯·拿破仑（拿破仑·波拿巴的兄弟）在1808年5月4日颁布了一项法令，宣布建立一个科学、文学与艺术皇家学院。
拿破仑帝国崩溃后，荷兰重新获得了独立，1816年，威廉一世再次颁布法令，确定建立“皇家学院”，之后，皇家学院更名为“荷兰科学、文学与艺术皇家学院”。
1851年，国王下令将荷兰科学、文学与艺术皇家学院更名为“皇家科学院”，主要致力于数学和物理学的研究，推动数学和物理学的发展。1855年，皇家科学院再次扩大研究范围，除了数学和物理等自然科学学科外，还包括语言学、文学、历史学和哲学等人文学科。皇家科学院也分成了两个学部：科学学部和人文与社会科学学部，涵盖了科学研究的整个领域。这种两大学部的划分一直延续到了今天。
1938年，皇家科学院更名为现在的“荷兰皇家艺术与科学院”（荷兰文缩写KNAW，以下简称“皇家学院”），旨在推动荷兰整个学术研究领域的发展。
皇家学院的使命是保证荷兰科学研究的质量。科学院相信，当前进行的基础研究会成为下一步应用研究的基础，并在未来投入实际的应用。科学院的主要任务是完善本国的科学与艺术，向外国人展示本国在此方面的进步，以及将其他国家的发明与进步引入本国。学院应政府的要求提供学术咨询，同时也主动向政府提供学术建议，并且贯彻执行政府的法令。
皇家学院的职能主要体现在以下4个方面：
（1）就科学研究工作对政府提供咨询意见。
（2）鉴定科学研究的质量。
（3）为科学界提供论坛，促进国家间科学合作。
（4）资助管理全国从事基础研究和信息传播的科学机构。皇家学院的最高权力机构是院士大会、两个学部的联席会议。科学院总理事会由院长和两学部的理事会成员组成，而执行理事会由院长、两学部主席以及秘书长共同组成。
管理委员会领导皇家学院的研究机构，负责制定和落实皇家学院在其他领域的政策。管理委员会的这些职责由总理事会界定。
科学院办公室的主要任务是协助院士、委员会和研究所等机构开展工作（完成任务）。科学院办公室有大约110名工作人员，其具体工作由管理委员会安排。
皇家学院包括两个学部：科学学部和人文与社会科学学部。科学学部有110名院士，人文与社会科学学部有90名院士。
人文与社会科学学部包括以下学科：
（1）行为科学与社会科学。
（2）历史学。
（3）语言学与文学。
（4）法学。
（5）哲学与神学。
科学学部包括以下学科：
（1）生物学
（2）化学。
（3）地球科学。
（4）数学
（5）药物学。
（6）物理与天文学。
（7）技术科学。
两个学部都设有各自的管理委员会，每月举行一次会议。学部管理委员会的成员是一名主席、一名副主席、一名秘书和两名助理。
皇家学院下设17个研究所，大约有1300名雇员。这些研究所主要从事生命科学、人文与社会科学方面的研究，并对科学团体提供服务。这些研究所还与荷兰国内外的其他研究机构有着密切的联系和合作。
皇家学院的第一个研究所建立于20世纪上半叶，其他更多的研究所则是在二战以后建立起来的。目前，研究所的研究和工作主要集中在生命科学和人文与社会科学以及为科学团体提供服务方面。分院士、名誉院士、外籍院士和通讯院士。申请院士不分学科，但必须是在各行业领域作出了杰出科学成就的科学家。
皇家学院最多可以拥有200名65岁以下的院士。除了院士以外，年龄在65岁以上的院士称为名誉院士；皇家学院还设有外籍院士和通讯院士、名誉通讯院士（年龄在65岁以上的通讯院士）；其中外籍院士不超过120名，通讯院士不超过90名。
皇家学院院士的任务与职责是积极支持和参与科学院的各项学术活动。荷兰皇家艺术与科学院每年都遴选新的院士，非院士可以向科学院提出申请作为院士的候选人。
最终选举出的院士必须是做出了杰出科学成就的活跃的科学家。院士可以来自任何学科领域，院士为终身荣誉。第二次世界大战以后，皇家学院得到了进一步的发展，开始作为一个咨询实体，向政府提供科技咨询服务。从1923年皇家学院建立生物咨询委员会开始，到20世纪50年代末期，已经建立了各种学科的咨询委员会。目前，皇家学院有10个这样的永久性咨询委员会。
咨询委员会负责为政府提供科学事务的建议。由于所提供的建议总是出于严谨和科学的考虑，因此，总是在政府制定政策或者参与大型国际项目时给出关键的咨询意见。
皇家学院还设有科技评估研究所，并通过制定评估标准和任命评委的方式，自动和独立地对研究所的研究计划进行评议，确保科研质量。该所的评审委员会由9人组成：主席、副主席以及来自人文科学、社会科学、精密科学、生物学、海洋地理学和地学、医学、技术科学、农学等7个学科的评委会主席。
科学政策咨询研究是科学院和院士的首要任务。皇家学院专门设有咨询部。下设生物、生物化学和生物物理、化学、医学、地学、数学、社会科学和人文科学等8个学科咨询委员会或理事会。这些机构由皇家学院院士、大学教授、公共研究机构、私人研究机构和工业实验室的科研人员组成，社会科学理事会有4名工作人员，包括负责人和秘书各2名。
皇家学院主要向议会、政府部门、大学、研究院所、基金机构和国际组织主动或约定提供咨询服务。
为了更好地完成咨询任务，皇家学院在多个科学研究领域都建立了相应的咨询委员会。除了皇家学院的院士以外，皇家学院还邀请来自大学、研究院所以及工业界的科研人员加入咨询委员会，以保证咨询活动得到更广泛的专业人士的意见，提高咨询建议的质量。
在皇家学院所进行的所有咨询活动中，最重要的就是科研领域的前瞻性研究。此类研究将影响到人们对科学发展态势的认识，并影响到相关政策的制定。咨询委员会所负责的前瞻性研究是主动展开的。
皇家学院在历史上定期组织学术讨论，不断展望荷兰科学史的发展远景。这些讨论报告都被辑录成关于科学院发展的史册或专著。其中《荷兰皇家艺术与科学院在历史上的贡献》系列就是由皇家学院的历史委员会编撰的。此外，还有为数不少的荷兰文出版物，详细记录了皇家学院及其院士和研究所的发展历史。皇家学院设立了许多重要的科学荣誉奖项，包括学会奖章和洛伦兹奖章（Lorentz Med-al）。荷兰著名的Heineken公司赞助设立的5项奖励（Heineken Prizes），也是由皇家学院评奖委员会负责评审和颁发的，该奖项每两年授奖一次，奖金总额110万荷兰盾。皇家学院还受委托管理一些研究基金和用于专项研究的遗产基金。
皇家学院面向全国甚至世界组织一些重要的科研活动。其博士后资助项目每年从国内外遴选30～40名优秀青年科学家，让他们在荷兰的某所大学从事3～5年的项目研究，前3年每人每年资助12万荷兰盾，后两年每人每年资助15万荷兰盾。
皇家学院在鼓励和参与国际交流与合作方面一直扮演着积极的角色，主要方式包括：
（1）与欧洲和其他国家同等地位的科学院保持良好的双边合作关系。
（2）与欧洲和全球的学术机构开展合作。
（3）参与广泛的多边合作项目。
此外，皇家学院还以基金形式支持知识与技术的国际交流。例如，皇家学院每年资助6次科学报告会，称为学院座谈会，每一次都有大约50个顶尖的荷兰研究人员和外国研究人员参加。此外，皇家学院还以奖金形式资助访问学者和交换学者的项目。
皇家学院从1808年起就拥有自己的出版物，包括会议报告和专题科学文献。这些出版物由科学院下属的科技信息服务研究所保存。最近的出版物包括：《结构代数与系统理论》、《入海口处微生底栖植物的功能》和《城市博物馆成为了市民对话的中心？——国际城市博物馆协会第四次会议论文集》等。
