Hrvatsku zakladu za znanost osnovao je Hrvatski sabor posebnim zakonom (NN 117/2001) 21. prosinca 2001. godine kao Nacionalnu zakladu za znanost, visoko školstvo i tehnologijski razvoj Republike Hrvatske. Zaklada je osnovana radi promocije znanosti, visokog školstva i tehnologijskog razvoja u Republici Hrvatskoj te potpore znanstvenim, visokoobrazovnim i tehnologijskim programima i projektima. Od 2009. godine Zaklada djeluje pod imenom Hrvatska zaklada za znanost.
Od svojega osnutka Zaklada je financirala kompetitivne znanstvene, razvojne i inovacijske projekte. Zakonskim izmjenama iz 2009. i 2012. godine (NN 78/2012.) započelo je novo poglavlje u radu Zaklade jer je Zaklada 2013. godine od Ministarstva znanosti i obrazovanja preuzela financiranje nacionalnih znanstveno-istraživačkih projekta, a 2014. godine i financiranje razvoja karijera mladih istraživača.
Na temelju dopisa Ministarstva financija Republike Hrvatske od 21. rujna 2021. godine, Zaklada je s danom 1. siječnja 2022. postala proračunski korisnik državnog proračuna na razdjelu Ministarstva znanosti i obrazovanja. Time je Zaklada postala obveznik primjene proračunskog knjigovodstva, a prema odredbama Zakona o državnom proračunu i Zakona o izvršenju državnog proračuna može raspisivati natječaje sukladno raspoloživim sredstvima koja su joj dodijeljena u Državnom proračunu te financijskim planom za tekuću godinu i projekcijama za sljedeće godine koji moraju biti u potpunosti usklađene s Državnim proračunom za tekuću godinu i projekcijama za sljedeće godine. Dana 28. svibnja 2022. na snagu je stupio novi Zakon o Hrvatskoj zakladi za znanost (NN 57/22) kojim su definirani poslovi i odgovornosti postojećih tijela (Upravnog odbora, Upravitelja) i novog tijela (Povjerenstva za prigovore).
Kako bi se osigurali odabir i financiranje najboljih projekata, Zaklada je razvila dvorazinski postupak vrednovanja projektnih prijedloga. Postupak vrednovanja temelji se na međunarodno prihvaćenoj praksi istorazinskog vrednovanja (engl. peer review), u kojem sudjeluju inozemni znanstvenici, i na praksi panel-vrednovanja, u koje su uključeni hrvatski znanstvenici.
Potporom kvalitetnim projektima i istraživačima Zaklada omogućuje provođenje vrhunskih istraživanja u hrvatskim znanstvenim ustanovama, a time također omogućuje natjecanje za međunarodno kompetitivne projekte. Što se tiče razvoja karijera mladih istraživača, naglasak je stavljen na: uključivanje doktoranada u istraživački rad s primarnim ciljem izrade doktorske disertacije, smanjenje prosječnog trajanja doktorskoga studija i stjecanje doktorske disertacije u 4 godine te sustavno praćenje i vrednovanje postignutih rezultata na doktorskom studiju i u znanstveno-istraživačkom radu. Tako doktorandi postaju konkurentni svojim kolegama u inozemstvu te im se pruža veća mogućnost poslijedoktorskog usavršavanja u izvrsnim istraživačkim grupama.
Zaklada je postala punopravna članica organizacije Science Europe u svibnju 2013. godine. Science Europe okuplja nacionalne organizacije koje financiraju kompetitivna znanstvena istraživanja radi promoviranja zajedničkih interesa te definiranja polazišta za zajedničko komuniciranje s nacionalnim vladama i tijelima EU o pitanjima znanstvenih politika.