С 1962 года президентом учреждения является дважды Герой Социалистического Труда, Герой Украины, лауреат Ленинской премии, академик Борис Патон.
Среди наиболее значимых достижений академии в 1930-е годы и во время Великой Отечественной войны: проведение искусственной ядерной реакции превращения ядер лития в ядра гелия, создание ускорителя заряженных частиц, создание трехкоординатного радиолокатора дециметрового диапазона; в оборонной промышленности была внедрена высокоэффективная технология автоматической сварки под флюсом корпусов танков, артиллерийских систем и авиабомб; учеными-биологами и медиками были созданы новые лекарственные препараты и методы лечения раненых. В 1950 году в Институте электротехники АН УССР была разработана первая в континентальной Европе универсальная электронная счетная машина.
В современную структуру НАН Украины входят 174 института, численность сотрудников на 1 января 2014 года составила 40 тысяч человек (в 1991 году — около 89 тысяч сотрудников).
В период независимости в жизни академии проявились две негативные тенденции: постоянное сокращение численности сотрудников и старение кадров. Еще одной проблемой академии является ее недостаточное финансирование, из-за которого приходится закрывать научные учреждения и переводить сотрудников на неполный рабочий день.
18 мая 2017 года президент Украины Петр Порошенко принял Указ о праздновании в 2018 году 100-летнего юбилея Национальной академии наук Украины.
