목재이학 · 목재화학과 관련된 학문 연구를 통하여 학술정보의 교류와 기술의 활성화에 기여할 목적으로 설립되었다.
1972년에 현 한국목재공학회(韓國木材工學會)의 전신인 한국목재공업기술협회(韓國木材工業技術協會)를 설립하였고, 1973년에는 학회지 《목재공학》을 창간함과 동시에 한국과학기술단체연합회에 가입하였다. 1978년엔 '한국목재공학회'로 학회 명칭을 변경하였다.
1980년에는 제1회 국제임산공업 학술심포지움을 서울대학교에서 개최하였고, 1990년에는 제3회 국제임산공업 학술심포지움을 개최하였다. 2002년에는 학회지 학회지 《목재공학》이 한국연구재단 등재학술지로 선정되었다. 2005년에는 한중 Joint Conference를 중국 연길에서 개최하였다. 2008년에는 "동북아 목재산업의 비전 및 발전전략"이라는 국제 심포지움을 개최하였다.
2010년에는 「국산재 이용 한옥표준모델 개발」을 위한 연구용역을 수행하였고, 2012년에는 학회지가 SCOPUS에 등재되었다. 2020년에는 '목재연구소'를 개설하였다.
학회지 《목재공학》을 간행하고 있으며, 업계의 기술향상을 도모하기 위하여 기술정보도 발간하고 있다. 연구자의 연구의욕 고취를 위해 학술대상, 기술상, 국제 우수논문상, 신진학술상 등을 제정하여 수여하고 있다.