김원룡(金元龍), 진홍섭(秦弘燮), 황수영(黃壽永), 전형필(全鎣弼), 최순우(崔淳雨), 홍사준(洪思俊) 등이 1960년 8월 15일 결성한 고고미술동인회(考古美術同人會)가 그 전신이다. 1968년 2월한국미술사학회로 개편되어, 한국 및 관계 지역의 미술에 관한 포괄적인 연구를 목적하는 학술 단체로 발전하였다.
1960년 결성된 고고미술동인회는 고고학 또는 미술사학 연구에 필요한 자료를 발굴하고 기록으로 남겨 보존하는 것을 목적으로 하여 동인지(同人誌) 『고고미술(考古美術)』을 매월 발간하는 한편, 미술사 연구에 필요한 고고미술자료집을 제22집까지 발간하였다.
1968년 2월 고고미술동인회를 발전적으로 개편하여 한국미술사학회를 설립하고, 한국 및 관계 지역의 미술에 관한 포괄적인 연구를 목적으로 삼았다. 또한 동인지 『고고미술』은 통권 제100호까지는 프린트 형식이었으나, 제101호부터는 활자 인쇄로 바꾸어 계간으로 발행하였다.
1988년부터는 학회를 사단법인체로 만들어 대외 활동을 활성화하였고, 1990년 9월에는 학회 상징물을 제정하고 학회지 『고고미술』의 제호를 『미술사학연구(美術史學硏究)』로 개칭하였다. 『미술사학연구(美術史學硏究)』는 조판을 세로에서 가로로 바꾸고 자료 소개 위주에서 연구 논문 위주로 바꾸어 미술사 연구 전문지로서의 체재를 갖추었다. 2012년 12월 현재 통권 제275․276 호까지 발간되었다. 한편, 연구 성과의 발표를 위하여 1970년 4월 제1회 월례연구발표회를 개최하였고 현재(2013년 4월) 제187회 월례발표회에 이르기까지 꾸준히 이어지고 있다.
1980년 이후부터는 격년으로 전국미술사학대회를 개최하였다. 1993년 제4회 ‘한국미술의 대외교섭Ⅰ-고구려’에서 2008년 11회 ‘한국미술의 대외교섭Ⅶ-근대’에 이르기까지 한국미술의 대외교섭을 중심으로 학술대회를 개최하였고, 그 연구성과를 모아 『고구려 미술의 대외교섭』(1996), 『백제 미술의 대외교섭』(1998), 『신라미술의 대외교섭』(2000), 『통일신라미술의 대외교섭』(2001), 『고려 미술의 대외교섭』(2004), 『조선 전반기 미술의 대외교섭』(2006), 『조선 후반기 미술의 대외교섭』(2007), 『근대미술의 대외교섭』(2010) 등 총 8권의 대외교섭 시리즈 단행본을 간행하였다.
1990년 10월에는 고고미술동인회 창설 30주년을 기념하여 ‘회고와 전망’이라는 주제로 한국 미술사 연구 30년을 돌아보는 30주년 기념 전국 대회를 개최하였다. 회화·조각·공예·건축 등 4개 분야에 대한 30년간의 연구 업적을 점검하고 앞으로의 연구 방향을 모색하였다.
2003년과 2007년에는 한국미술사 국제학술대회를 개최하였고, ‘우현고유섭 선생 탄신100주년 기념학술대회’(2005) 등을 개최하였다. 2010년에는 한국미술사학회 창립50주년을 맞이하여 학술심포지엄 및 기념주간행사가 열렸고, 학회의 반세기 역사를 정리하여 『한국미술사학회 50년사』를 발간하였다.