Istaknuti hrvatski prirodoslovci (među njima: Spiridion Brusina, Gjuro Pilar, Dragutin Gorjanović-Kramberger, Antun Heinz i Fran Kesterčanek) osnovali su 1885. godine Hrvatsko naravoslovno družtvo, sa svrhom da se u Hrvatskoj, slično kao u zemljama razvijenog zapada, počnu njegovati prirodne znanosti.
Prvi predsjednik Društva bio je Spiridion Brusina, tada upravitelj Hrvatskoga narodnog zoološkog muzeja u Zagrebu i prvi profesor zoologije na zagrebačkom Sveučilištu.
Već 1886. godine, Društvo je pokrenulo znanstveni časopis Glasnik hrvatskoga prirodoslovnog družtva koji danas izlazi pod nazivom Periodicum biologorum. Časopis objavljuje znanstvene članke na engleskom jeziku, izlazi četiri puta godišnje i naveden je u bazi podataka SCIE (Science Citation Index Expanded, Thomson-Reuters).
Društvo je 1903. godine utemeljilo Zvjezdarnicu na Popovom tornju (Opatička 22), a 1965. godine Planetarij u zagrebačkom Tehničkom muzeju Nikola Tesla. U okviru programa Zvjezdarnice pokrenuto je nekoliko časopisa: Bošković, Kalendar Zvjezdarnice HPD-a, Čovjek i svemir i Bolid. Do 1999. godine Zvjezdarnica je bila u sklopu Hrvatskog prirodoslovnog društva, a zatim se izdvojila u zasebnu ustanovu, pod okriljem grada Zagreba.
Prirodu, časopis za popularizaciju prirodnih znanosti, Društvo je počelo izdavati 1911. godine. Od tada do danas Priroda izlazi bez prekida. Popularizacijski članci objavljuju se na hrvatskom jeziku, a godišnje izlazi 12 brojeva.
U svrhu popularizacije znanosti Društvo je pokrenulo nekoliko knjižnica: Popularna biblioteka (10 knjiga), Odabrana djela iz prirodoslovlja (4 knjige), Mala naučna knjižnica HPD-a (109 svezaka) i Knjižnica Prirode (28 svezaka).
U okviru obrazovnih programa, u Društvu je osnovan pokret Znanost mladima s ciljem da se učenici osnovnih i srednjih škola u Hrvatskoj upoznaju s temeljima znanstvenog rada i da ih se potakne na prirodoslovna istraživanja. Danas ove programe provodi Agencija za odgoj i obrazovanje uz pomoć pojedinih strukovnih prirodoslovnih udruga koje su članice Hrvatskog prirodoslovnoga društva.
Popularizacijsko-edukacijski program E-škola pokrenut je već 1996. godine. Svrha tog programa bila je povezivanje učenika osnovnih i srednjih škola i studenata sa sveučilištima i znanstvenim institucijama u Hrvatskoj putem interneta. U okviru programa osnovane su: E-škola astronomije, E-škola biologije, E-škola fizike, E-škola geografije i E-škola kemije. Od tada do danas programske aktivnosti pojedinih E-škola proširile su se iz virtualnog i u realni svijet.
Sekcija Mladi istraživači osnovana je 2003. godine, a čine je mladi znanstvenici iz područja prirodnih znanosti.
Danas Hrvatsko prirodoslovno društvo djeluje kao unija trideset i jedne hrvatske prirodoznanstvene udruge i nastoji objediniti i uskladiti zajedničke aktivnosti.
Već se 1914. godine Hrvatsko prirodoslovno društvo uključilo u aktivnosti oko zaštite prirode. Prvi odbor za zaštitu prirode osnovan je 1923. godine, a nakon Drugoga svjetskog rata, osnovana je Sekcija za zaštitu prirode, koja je 1973. godine preimenovana u Mlade čuvare prirode. Ta sekcija djeluje i danas, a iz nje su nastale mnoge podružnice Mladih čuvara prirode diljem Hrvatske.
Hrvatsko prirodoslovno društvo je članica Međunarodne unije za zaštitu prirode (International Union for Conservation of Nature, IUCN).
Od 1997. godine, na prijedlog udruga članica, Hrvatsko prirodoslovno društvo jednom godišnje, dodjeljuje Medalju Spiridion Brusina istaknutom svjetskom znanstveniku koji u svijetu promovira hrvatsko prirodoslovlje. Do sada je medalju primilo sedamnaest znanstvenika i znanstvenica.