1960년 7월 16일 서울대학교 의과대학에서 창립되었다. 초대 회장은 의사학자 김두종(金斗鍾)이다. 창립회원은 대부분 역사에 관심이 많은 과학자들이었지만 광복 전 『조선과학사』를 쓴 홍이섭(洪以燮)과 과학사를 전공으로 내세운 박익수(朴益洙)도 포함되었다.
초창기 몇 해 동안 학술강연회를 열고 과학사 강좌 설치, 과학박물관 재건을 추진하였으며 『과학문화사』·『과학사화』의 집필계획도 마련하였다. 하지만 학회는 곧 집행부의 신변변화를 계기로 구심점을 잃고 1963년 이후 활동이 사실상 정지되었다.
긴 동면 끝에 한국과학사학회는 1972년 재건총회를 열고 새출발하였다. 우선 한국과학사의 쟁점을 토론하는 시리즈를 시작하였다. 금속활자(1972)·첨성대(1973·1979·1981)·지전설(地轉說, 1975)·거북선(1976) 등을 주제로 한 토론회는 사회와 학계에 큰 반향을 일으켰고 새로운 연구를 자극하는 효과를 거두었다. 서양과학사 분야에서도 활발한 움직임이 있었다. 코페르니쿠스탄생500주년(1973), 산소발견200주년(1974), 양자역학50년(1976), 아인슈타인탄생100주년(1979), 쿤의 과학사서술과 인접과학 (1980), 다윈100주기(1982) 등을 기념하는 발표회는 과학자와 다른 분야 학자들의 참여를 확대하는 데 이바지하였다.
한국과학사학회는 1977년 전국역사학대회, 1980년 한국과학기술단체 총연합회에 가입하였다. 이것은 과학사가 역사학계의 인정을 받고 과학계에서도 한 자리를 차지하였음을 뜻한다. 1990년대 이후 한국과학철학회, 한국과학기술학회 등 관련 학회가 독립적으로 결성된 이후, 이들 학회와의 공동 활동도 적극적으로 모색했다. 2009년 다윈 탄생 200주년 기념 학회를 3개 학회가 공동으로 진행한 이후, 2011년부터는 격년으로 3개 학회 공동학회를 정례화하여, 과학기술학 연구자들 사이의 교류와 협력을 적극 추진하고 있다.
한국과학사학회는 초창기부터 해외 학계와 긴밀한 학문적 관계를 맺었으며, 국제 과학사학계의 일원으로 여러 행사에 적극 참여 하였다. 1974년 일본의 동경(東京)과 경도(京都)에서 열린 제14회 국제과학사회의에 처음 참석한 이래 2008년의 부다페스트 회의까지 계속 회원을 보냈다. 1981년에는 국제과학사·과학철학연합(IUHPS)에 B범주로 가입하였다. 이웃 일본의 과학사학계와도 긴밀한 협력을 유지했다. 1981년 서울에서 한·일과학사 세미나를 주최한 이래, 2006년까지 서울과 경도(京都)를 번갈아가며 세미나를 열었다. 1996년에는 제8회 국제동아시아과학사회의(ICHSEA)를 성공적으로 개최하였으며, 이후 국제동아시아과학기술의학사학회(ISHEASTM)의 회장, 서기 등 주요 임원을 배출하는 등 국제학계에서의 위상을 높였다.
한국과학사학회는 과학사 연구자들이 서로의 연구를 발표 교류하는 장을 제공하고, 또 과학기술사와 관련하여 한국 사회가 제기하는 다양한 요구에 전문적, 학술적으로 봉사하는 것을 목표로 한다. 연구자들 간의 학술적 교류를 위해, 한국과학사학회는 봄, 가을의 정기학술회의를 열고 있으며, 필요에 따라 다양한 쟁점과 관련된 학회를 수시로 개최하고 있다. 1979년부터는 과학사 분야의 전문학술지로 『한국과학사학회지』를 창간하였다. 본래 계간을 목표로 하였으나 겨우 연 1회를 내다가 1991년부터 연 2회 발행하기로 결정하였다. 2011년부터는 연 3회 발간하고, 그 중 한번을 영문호(The Korean Journal for the History of Science)로 발간하기 시작했다.
회원의 규모는 1990년대 초 약 400명에 달했으나, 이후 과학철학, 과학기술학 분과의 학회가 분립하면서 2011년 현재 300여 명으로 축소되었다. 이중 약 170명이 영구회원이다. 하지만 같은 시기 학술 활동의 수준은 이전에 비해 더 심화되고 다양화되었다. 이전의 회원이 대부분 과학사에 관심을 지닌 과학자들이었다면, 이 기간 동안 서울대학교 과학사 및 과학철학 협동과정, 외국의 과학사학과에서 전문적인 과학사 교육을 받은 연구자들이 서서히 학회 활동을 주도하기 시작했다. 한국 전통 과학사에 편중되던 연구 경향도 점차 한국의 근현대 과학, 서구의 과학으로 다양화되었다.