Royal Society ble grunnlagt 28. november 1660, etter at tolv tilhørere hadde overhørt en forelesning av Christopher Wren. Oldenburg var ikke tilstede ved det første møtet, men navnet hans er oppført i en liste over «personer kjent for de tilstedeværende som anses som villige og egnede til å slutte seg til foreningen og formålet». Han ble gitt medlemskap i foreningen i desember 1660 og er listeført blant de førti grunnleggende medlemmene. Senere ble det laget en egen type medlemskap for utlendinger, men Oldeburg er registrert på lik linje med engelske medlemmer.