Per 1. april 2021 hadde Akademiet 946 medlemmer, hvorav 535 norske og 411 utenlandske. Medlemmene er fordelt på Den matematisk-naturvitenskapelige klasse, og Klasse for humaniora og samfunnsfag. Setene i Akademiet blir ledig ved dødsfall eller når et medlem fyller 70 år. Valg av nye, verdige medlemmer finner sted én gang i året. Bare Akademiets egne medlemmer kan foreslå kandidater. Kandidatene blir deretter vurdert på grunnlag av deres samlede faglige innsats og betydning innen de respektive disipliner. Vinnere av Abelprisen og Kavli-prisene blir etter sedvane medlemmer av Akademiet.