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  皇家學會一開始是一個約12名科學家的小團體,當時稱作無形學院。他們會在許多地方聚會,包含成員們的住所以及格雷沙姆學院。其中知名的成員有約翰·威爾金斯、喬納森·戈達德、羅伯特·胡克、克里斯多佛·雷恩、威廉·配第和羅伯特·波義耳。約1645年之時,他們曾聚在一起探討弗蘭西斯·培根在《新亞特蘭提斯》中所提出的新科學。 最初這個團體並沒有立下任何規定,目的只是集合大家一起研究實驗並交流討論各自的發現。 團體隨著時間改變,在1638年由於旅行距離上的因素分裂成了兩個社群:「倫敦學會」與「牛津學會」。因為許多學院人士住在牛津,牛津學會相較之下較為活躍。一度成立了「牛津哲學學會」,並明訂了許多規則。如今這些規則紀錄仍儲存在博德利圖書館。  倫敦學會依然于格雷沙姆學院聚會討論。與會成員在這個時期也逐漸增加。 在護國公時期的軍事獨裁下,1658年學會被迫解散。在查理二世復辟後,學會才繼續于格雷沙姆學院重新運作。普遍認為,這個團體鼓舞了後來皇家學會的建立。  1660年查理二世復辟以後,倫敦重新成為英國科學活動的主要中心。此時,對科學感興趣的人數大大增加,人們覺得應當在英國成立一個正式的科學機構。1660年11月28日,在格雷沙姆學院克里斯多佛·雷恩一次講課後招開了一個集會,十二人委員會宣佈成立一個「促進物理-數學實驗學習的學院」,每週集會討論科學和進行實驗。約翰·威爾金斯被推選為主席,並起草了一個“被認為願意並適合參加這個規劃”的四十人名單。在第二次集會時,羅伯特·莫雷爵士宣佈國王批准了這個團體。1662年7月15日,國王簽署了特許狀成立「倫敦王家學會」,由威廉·布朗克出任第一任會長。1663年4月23日簽署了第二道王家特許狀,指明國王為成立人,並授與正式名稱「倫敦王家自然知識促進學會」。羅伯特·胡克被指定為學會實驗的負責人。自那時起,每一任的君主都是王家學會的保護人。  皇家學會的會員在1660年創立時約為100人,到七十年代時就增加到二百人以上,但是在17世紀末期,人們對科學的興趣下降了,因此在1700年時只剩下一百二十五位會員。在這之後會員人數又增加起來,1800年時達到五百人,但是五百人中真正談得上是科學家的還不到一半,其餘都是名譽會員。  自1915年到1990年,皇家學會的歷任會長都是諾貝爾獎獲得者。

  皇家學會是一個獨立的社團,不對政府任何部門負正式責任,不必經過政府批准。但它與政府的關係是密切的,政府為學會經營的科學事業提供財政資助。  學會沒有自己的科研實體,它的科學研究、諮詢等職能主要通過指定研究專案、資助研究、制訂研究計劃、通過會員與工業界聯絡及開展研討會等實現。  皇家學會會員候選人必須由至少6名責任會員提名和推薦。英國皇家學會每年的11月30日召開學會年會,每年3月第三個星期三召開選舉年會。  皇家學會在每年三月份選舉,根據章程,每年提名的“外國會員”人數不得超過4人。  皇家學會共分兩大學科領域,即物質學科領域(包括數學,通稱A類)和生物學科領域(通稱B類),下邊又分設12個學部委員會。學會成員分為王家會員、英籍會員、外籍會員3類。王家會員只產生於王族,不定期選舉;英籍會員每年至多選出40名;外籍會員每年至多選出4名。會員有極高的社會榮譽。  領導機構是理事會,由21名理事組成,每年要改選其中的10名,除工作人員外,理事均不得連任兩年以上,學會會長及外事祕書任期不得超過五年。

  1662年皇家學會正式成立後威廉·布隆克爾成為首任會長,同時王家特許證規定此後歷任會長由委員會及學會會員於每年聖安德魯日(St. Andrew's Day)選舉產生。最初王家特許徵並沒有規定會長的任期,不過自19世紀後每任會長任期趨於穩定,現學會章程規定會長任期不得超過五年。  學會現任會長為文卡特拉曼·拉馬克裡希南。

  皇家學會會士(英語:Fellows of the Royal Society,縮寫為FRS)。不屬於英聯邦成員國或愛爾蘭共和國公民或居民的會員被稱為「外籍會士」(Foreign fellow)。每年只能選出最多44名新會士。
倫敦王家自然知識促進學會(英語:Royal Society of London for Improving Natural Knowledge),簡稱“王家學會”(Royal Society),但多譯作“皇家學會”,是英國資助科學發展的組織,成立於1660年,並於1662年、1663年、1669年領到王家的各種特許狀。學會宗旨是促進自然科學的發展,它是世界上歷史最長而又從未中斷過的科學學會,在英國起著國家科學院的作用。英國君主是學會的保護人。