ความคิดที่จะให้รัฐบาลจัดตั้งสภาวิจัยแห่งชาติมีมาตั้งแต่ปี พ.ศ.2477 แต่มิได้รับการสนับสนุนจากรัฐบาลในสมัยนั้น ต่อมาได้มี ผู้เล็งเห็นความสำคัญของการวิจัยและได้พยายามร่างโครงการเสนอความเห็นต่อรัฐบาลอีกจนกระทั่งปี พ.ศ. 2499 รัฐบาลได้ประกาศใช้พระราชบัญญัติสภาวิจัยแห่งชาติฉบับแรก โดยแต่งตั้งอธิบดีกรมวิทยาศาสตร์เป็นเลขาธิการสภาวิจัยแห่งชาติโดยตำแหน่ง และตั้งสำนักงานเลขาธิการสภาวิจัยแห่งชาติขึ้นที่กรมวิทยาศาสตร์เป็นการชั่วคราว พร้อมทั้งได้กำหนดสาขาวิชาการที่จะวิจัยไว้ เฉพาะด้านวิทยาศาสตร์โดยแบ่งออกเป็น 6 สาขา ได้แก่ สาขาวิทยาศาสตร์กายภาพและคณิตศาสตร์ วิทยาศาสตร์การแพทย์ เคมี และเภสัชวิทยาศาสตร์ชีวภาพ เกษตรศาสตร์และวนศาสตร์ และสาขาวิศวกรรมศาสตร์และอุตสาหกรรม
ในปี พ.ศ. 2502 รัฐบาลโดย ฯพณฯ จอมพลสฤษดิ์ ธนะรัชต์ เป็นนายกรัฐมนตรี ได้เห็นว่าการที่จะพัฒนาประเทศให้เจริญรวดเร็วและสมบูรณ์จริง ๆ จะต้องเร่งรัดพัฒนาทุกด้าน โดยเฉพาะประเทศที่กำลังพัฒนาเช่นประเทศไทยจะต้องอาศัยวิชาการทางด้าน สังคมซึ่งเกี่ยวกับชีวิตจิตใจประเพณีนิยม และความคิดเห็นต่าง ๆ เพื่อเป็นพื้นฐานที่จะวางนโยบายพัฒนาประเทศเสียก่อน จึงจะยกระดับทางวัตถุหรือวิทยาศาสตร์ให้ได้ผลแท้จริงต่อไป และได้ประกาศใช้พระราชบัญญัติสภาวิจัยแห่งชาติ พ.ศ. 2502 แทนพระราชบัญญัติสภาวิจัยแห่งชาติ พ.ศ. 2499 พร้อมทั้งจัดระบบงานและองค์ประกอบของสภาวิจัยแห่งชาติใหม่โดยให้มี “สำนักงาน สภาวิจัยแห่งชาติ” ปฏิบัติงานให้กับสภาวิจัยแห่งชาติและเป็นหน่วยงานในสังกัดสำนักนายกรัฐมนตรีเมื่อวันที่ 28 ตุลาคม 2502 โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อให้ทำหน้าที่เป็นองค์กรกลางเกี่ยวกับการวิจัยของประเทศ
