Первый научный архив России основан в 1728 г. как хранилище документов Конференции (Общего собрания) и Канцелярии Конференции Академии наук. В 1912 г. он получил статус самостоятельного учреждения в структуре Академии наук. В 1922 г. архив стал общеакадемическим и получил название Архив Российской Академии наук. В 1930 г. ему был присвоен статус главного научного архива в системе Академии наук СССР, контролирующего и координирующего работу архивохранилищ учреждений Академии по всей стране. В 1936 г. в связи с переездом центрального аппарата АН СССР в Москву было создано Московское отделение Архива, которое в 1963 г. было преобразовано в головной Архив Академии наук СССР, а ленинградская часть стала отделением. В 1991 г. отделение преобразовано в Санкт-Петербургский филиал Архива РАН.
В 1987 г. в структуру петербургской части Архива включена, созданная в 1934 г. общеакадемическая Лаборатория консервации и реставрации документов (ЛКРД).
Архив является основным центром документации Академии наук почти за три века ее истории. Уникальные рукописные фонды и коллекции Архива имеют не только общенациональное, но и мировое научное и культурное значение.
Сегодня Архив хранит полмиллиона дел, структурированных в 750 фондов и 16 разрядов (коллекций), за XVI—XX вв. Среди них центральное место занимают фонды руководящих органов Академии наук (с момента ее основания до 1932 г.) и вошедшей в ее состав Российской Академии (1783—1841), а также фонды всех петербургских академических учреждений за период с начала XVIII в. вплоть до 1950-х гг. Личные фонды ученых представлены именами И. Кеплера, Л. Эйлера, М. В. Ломоносова, И. П. Кулибина, Н. Н. Миклухо-Маклая, А. М. Бутлерова, А. П. Карпинского, А. А. Шахматова, И. П. Павлова, А. Ф. Иоффе, А. Н. Крылова, Н. И. Вавилова и многих других. Архив является главной источниковой базой, на которой основываются традиционные приоритетные направления научных исследований многих академических учреждений, вузовской науки и проч. С каждым годом увеличивается поток исследователей, работающих с документами Архива, из различных регионов России и из-за рубежа. В среднем в год Архив принимает около 350 исследователей из 45 стран мира.
История науки и Академии наук в общем контексте отечественной истории; история Санкт-Петербурга как научного и культурного центра России; историография, теоретическое и конкретное источниковедение: архивоведение, археография, вспомогательные исторические дисциплины; комплектование, экспертиза ценности документов; создание системы научно-справочного аппарата, научное описание архивного фонда РАН в Санкт-Петербурге, а также личных фондов ученых, деятелей науки и культуры; обеспечение сохранности, учета и всестороннего использования материалов архивного фонда РАН в Санкт-Петербурге; научно-методическое руководство научно-отраслевыми архивами, контроль и координация работы архивохранилищ академических институтов Санкт-Петербурга; разработка проблем физической сохранности, консервации, реставрации и технического исследования памятников письменной и печатной культуры (архивных документов, рукописных и первопечатных книг, гравюр, карт, рисунков и т. п.). Немаловажной составляющей в деятельности Архива является научно-информационное обслуживание учреждений и граждан, пропаганда архивных богатств на тематических выставках в России и за рубежом.
Традиционно Архивом разрабатывается тематика, связанная с проблемами комплексного изучения истории науки, естествознания и техники, истории Академии наук и ее учреждений, истории русской гуманистики, а также персоналии выдающихся ученых. В XVIII в. деятельность Архива была связана с именем его первого руководителя академика Г. Ф. Миллера, в XX в. — с именами Б. Л. и Л. Б. Модзалевских, Г. А. Князева, Г. П. Блока, В. Ф. Гнучевой, А. И. Андреева, И. И. Любименко, Е. С. Кулябко, Н. Я. Московченко, Ю. А. Виноградова, В. И. Осипова, В. С. Соболева, М. Ш. Файнштейна. С 1933 г. Архив издает свои «Труды» (вып. 1—29, 1933—1987), где публикуются «Обозрения архивных материалов» (вып. 1—8, 1933—1986), научные описания фондов и сборники документов, а также отдельные монографические исследования.
Результатом внедрения новых информационных технологий в деятельность Архива стал не имеющий аналогов справочник-путеводитель по архивным собраниям обеих столиц, составленный в сотрудничестве с Росархивом и американскими коллегами, который включает информацию о федеральных, муниципальных, ведомственных архивах, архивных собраниях музеев, библиотек, государственных и частных предприятий, общественных организаций, личных коллекциях архивных документов, — «Архивы России: Москва и Санкт-Петербург: Справочник-обозрение и библиографический указатель» (М., 1997, автор-составитель петербургской части И. В. Тункина), изданный в расширенном виде в двух томах в США: «Archives of Russia: A Directory and Bibliographic Guide to Holdings in Moscow and St. Petersburg» (Armonc, New York, London, 2000). Издана серия монографий и сборников документов по истории русской науки и Петербургской Академии наук. В их числе: В. С. Соболев, «Для будущего России: Деятельность Академии наук по сохранению национального, культурного и научного наследия. 1890—1930» (СПб., 1999); И. В. Тункина, «Русская наука о классических древностях юга России (XVIII—середина XIX в.)» (СПб., 2002); М. Ш. Файнштейн, «Российская Академия (1783—1841) и русская культура в конце XVIII—первой половине XIX в.» (СПб., 2002). Реконструкция биографий и научной деятельности ряда выдающихся ученых нашла отражение в коллективных монографиях: «Скифский роман» об академике М. И. Ростовцеве (М,. 1997, И. В. Тункина и др. — Государственная премия РФ по науке и технике за 2000 г.), «Во главе первенствующего ученого сословия России. Очерки жизни и деятельности президентов Императорской Академии наук. 1725—1917» (СПб., 2000, А. Н. Анфертьева, О. В. Иодко, Н. С. Прохоренко, И. В. Тункина и др.), «Рукописное наследие русских византинистов в архивах Санкт-Петербурга» (СПб., 1999, А. Н. Анфертьева, О. В. Иодко, И. В. Тункина, М. Ш. Файнштейн), «Русские византинисты: Материалы архивов Санкт-Петербурга» (СПб., 2003) — и сборниках документов: «Научное наследие П. С. Палласа. Письма 1768—1771 гг.» (СПб., 1993, составитель В. И. Осипов), «М. И. Ростовцев: Избранные публицистические статьи (1906—1923)» (М., 2002) и др. В 2002 г. подготовлен к печати краткий справочник «Фонды и коллекции Санкт-Петербургского филиала Архива РАН», который включит информацию о документах на уровне фондов и описей.
Сотрудниками ЛКРД разработаны и созданы: метод исследования документов на основе регистрации инфракрасной люминесценции (Д. Н. Лазарев, Д. П. Эрастов) и метод регистрации водяных знаков и структуры носителей документов с использованием бета-излучения (Д. П. Эрастов); долговечная документная бумага «Долговечная-1000» (Н. Г. Беленькая, Е. Я. Перльштейн, Д. П. Эрастов) и документ «вечного» хранения с использованием инертных сверхдолговечных материалов (Н. П. Тихонов, С. И. Вавилов, И. В. Гребенщиков); для обработки «подмоченных» документов, поврежденных плесенью, впервые создана дезинфекционная камера с использованием токов высокой частоты (А. П. Петрова-Завгородная, З. А. Загуляева).
Сотрудники Архива активно представляют российскую науку на международных научных конференциях и выставках за рубежом, публикуют совместно подготовленные работы. Ряд публикаций Архива раскрывает историю международных контактов русской науки. В течение 10 лет совместно c учеными ФРГ проводится изучение экспедиционной деятельности Петербургской Академии наук XVIII в. и впервые вводится в научный оборот большой массив источников по истории изучения и освоения Сибири. Издан ряд книг по истории Второй Камчатской (Великой северной) экспедиции, в том числе «Источники по истории Сибири и Аляски из российских архивов. Георг Вильгельм Штеллер: Письма и документы» за 1739—1740 гг. (М., 1999—2000; немецкий перевод: Halle, 2000—2001), «Georg Wilhelm Steller, Stepan KraMeninnikov, Johann Eberhard Fischer. Reisetagebuher 1735 bis 1743» (Halle, 2000), «Вторая Камчатская экспедиция. Документы, 1730—1733. Ч. 1. Морские отряды» (М., 2001), проведены выставки «Георг Вильгельм Штеллер» и «Terra incognita Sibirien» (1999, Галле, СПб., Новосибирск), «Palast des Wissens» (Дортмунд, 2003) и др. Архивом изданы тематические сборники документов по истории русской студенческой колонии в Гейдельберге в XIX—XX вв., подготовленные М. Ш. Файнштейном (совместные издания с Институтом переводчиков университета в Гейдельберге, 1995—2002, вып. 25—34). В их числе монография С. Сватикова (Svatikov S. Russische Studenten in Heidelberg. Heidelberg, 1997), два выпуска словаря русских студентов в Гейдельберге (1998, 2002), «Гейдельбергский сборник 1912 г.» (1994), сборник документов «Heidelberger Professoren in russischer Sicht. Dokumente aus der Zeit um 1900» (Heidelberg, 2000). Архив стал координирующим центром изучения русско-голландских научных и культурных отношений и издал сборники статей «Петр I и Голландия. Русско-голландские культурные и научные связи в эпоху Петра Великого» (СПб., 1997) и «Россия—Голландия. Книжные связи XV—XX вв.» (СПб., 2000) под редакцией Н. П. Копаневой. С 1999 г. совестно с нидерландскими коллегами ведется работа по подготовке книги «Музей на бумаге Петербургской Академии наук» (Н. П. Копанева) с описанием акварельных рисунков предметов Петровской Кунсткамеры 1730—1750-х гг., хранящихся в Архиве, Эрмитаже и Русском музее.