Concepută de fondatorii ei nu numai ca un for de consacrare, ci şi ca un organism activ de cercetare ştiinţifică, de creaţie literară şi artistică, încă de la înfiinţare Academia Română şi-a înscris printre obiectivele sale realizarea unor lucrări de mare însemnătate pentru cultura şi ştiinţa românească. De fapt, în decretul de înfiinţare din 1/13 aprilie 1866 se specifica scopul Societăţii Literare Române: întocmirea dicţionarului şi gramaticii limbii române, ca şi stabilirea unitară a normelor ortografice. Chiar în anul următor, 1867, doi dintre membrii noii instituţii academice, August Treboniu Laurian şi Ioan C. Massim, au trecut la redactarea Dicţionarului limbii române; în anul 1869 un alt membru al Societăţii Academice Române, lingvistul Timotei Cipariu, reuşea să publice prima parte a Gramaticii limbii române, urmată, în anul 1877 de cea de-a doua parte. Lucrare de mare amploare, Dicţionarul limbii române a stat în permanenţă în atenţia Academiei Române. În anul 1884, omul de mare cultură care a fost Bogdan Petriceicu Hasdeu se oferea să ducă la bun sfârşit proiectul de întocmire a unui dicţionar al limbii române de mari proporţii - Etymologicum Magnum Romaniae -, pe care l-a gândit ca un tezaur de cunoştinţe lingvistice, filologice, folcloristice, istorice, geografice, literare, dar din care nu a reuşit să realizeze decât trei volume şi începutul celui de-al patrulea volum. Munca la Dicţionarul-tezaur al limbii române a fost continuată în anii următori de alţi membri ai Academiei Române, filologii: Alexandru Philippide, Sextil Puşcariu, Iorgu Iordan, Alexandru Graur şi Ion Coteanu, această lucrare monumentală fiind în prezent finalizată, urmând să fie completată cu noii termeni care au intrat treptat în lexicul românesc. În paralel, sub egida instituţiei academice româneşti s-au mai realizat şi alte lucrări în domeniul limbii şi literaturii române: Dicţionarul limbii române literare, Dicţionarul limbii române moderne, Dicţionarul explicativ al limbii române, Dicţionarul literaturii române de la începuturi până la 1900, Dicţionarul general al literaturii române, Istoria literaturii române, Atlasele lingvistice pe provincii istorice ş.a. O atenţie aparte s-a acordat întocmirii unor ediţii critice din operele înaintaşilor, între care se remarcă cu deosebire cele ale domnitorului-cărturar Dimitrie Cantemir, ale mitropolitului-poet Dosoftei, ale cronicarilor munteni şi moldoveni, ale corifeilor Şcolii Ardelene. Un loc aparte îl ocupă şi colecţia „Opere fundamentale”, iniţiată de Academia Română, în cadrul căreia au apărut până în prezent circa 80 de volume cuprinzând creaţia unora dintre cei mai reprezentativi scriitori români: Mihai Eminescu, Ion Luca Caragiale, Ion Creangă, Mateiu I. Caragiale, Tudor Arghezi, Octavian Goga, Ioan Slavici, George Bacovia, Ion Barbu, Marin Preda, Marin Sorescu, Nichita Stănescu, Panait Istrati, G. Călinescu ş.a.

Între preocupările principale ale Societăţii Academice Române şi apoi ale Academiei Române s-au aflat şi cele legate de cercetarea trecutului poporului român, prin încurajarea cercetărilor arheologice şi a prelucrării materialelor descoperite, prin investigarea fondurilor arhivistice din ţară şi din străinătate, coordonarea colecţiilor naţionale de documente, acţiune începută cu realizarea colecţiei de documente „Hurmuzaki”, din care au apărut până în prezent 40 de volume, a seriei Acte şi documente relative la istoria renaşterii României şi continuată cu colecţiile: Izvoarele istoriei românilor, Documente privind istoria României, Fontes Historiae Daco-Romanae, Documenta Romaniae Historica etc., acestora adăugându-li-se numeroase alte instrumente de lucru: cataloage de documente şi manuscrise, repertorii, cronologii, bibliografii şi biobibliografii etc. Între anii 1960 şi 1964, prin grija Academiei Române, au apărut primele patru volume din tratatul de Istoria României, lucrare rămasă însă neterminată, proiectul realizării unui tratat privitor la Istoria românilor fiind reluat de-abia în anul 1995, reuşindu-se să se publice până în prezent opt volume care tratează istoria românilor din cele mai vechi timpuri până în septembrie 1940, lucrare ce urmează a fi completată cu noi volume în anii următori.

După anul 1872 - anul organizării efective a Secţiunii ştiinţifice - Academia Română a acordat o atenţie aparte cercetărilor în toate domeniile ştiinţifice: de la matematică, fizică şi chimie până la medicină, biologie, ştiinţe agricole, geonomice, economice ori juridice. Rezultatele din aceste domenii au fost făcute cunoscute în lucrări de mare amploare iniţiate şi coordonate de Academia Română (Flora României, Fauna României, Pomologia României, Ampelografia României, Atlasul istorico-geografic al României, Monumentele vechiului drept românesc ş.a.), aceasta devenind, de altfel, coordonatorul activităţii de cercetare din România. De o însemnătate excepţională sunt programele naţionale de cercetare ale Academiei Române, între care: Modernizarea, conservarea şi sistematizarea patrimoniului cultural material; Terminologia ştiinţelor tehnice; Protecţia mediului ambiant şi a resurselor naturale; Biosferă-Geosferă; Cercetări la nivelul celular şi molecular al afecţiunilor cu mare răspândire în populaţia României.

Academia Română s-a implicat şi într-o serie de programe de importanţă deosebită pentru evoluţia viitoare a societăţii româneşti: Proiectul Evaluarea stării economiei naţionale (ESEN I), care a pregătit strategia de dezvoltare a României; un nou Proiect referitor la evaluarea stării economiei naţionale (ESEN II), care a urmărit, între altele, adaptarea legislaţiei româneşti la cea a Uniunii Europene; Proiectul Elemente de fundamentare a strategiilor de dezvoltare şi ridicare a nivelului de competitivitate a economiei României din perspectiva integrării în Uniunea Europeană (ESEN III); Evalurea stării sociale a României (ESSOR); Programul privind Societatea informaţională; Dezvoltarea comunităţilor rurale în condiţiile integrării României în Uniunea Europeană; Trecerea României la sistemul monetar euro; Aspecte juridice de fond şi internaţionale legate de aderarea României la Uniunea Europeană cu impact asupra întregii societăţi româneşti, pe termen mediu şi lung. Acestora li se adaugă programele şi proiectele de cercetare realizate de cele 63 de institute, centre şi alte unităţi de cercetare din întreaga ţară, subordonate Academiei Române, care cuprind aspecte din toate domeniile vieţii ştiinţifice şi culturale, multe dintre ele realizate în cooperare cu instituţii similare din străinătate.