В 1867 году второй съезд русских естествоиспытателей и врачей принял решение организовать такие общества при университетах Российской империи. Санкт-Петербургское было основано в 1868 году при государственном университете с «высочайшего разрешения» императора Александра II. Инициатива создания принадлежала тогдашнему ректору, Карлу Кессеру. Он же стал первым президентом естественнонаучного общества, которое считалось структурным подразделением Университета и лишь в 1992 году получило самостоятельный статус. Целью общества было содействие развитию в стране естествознания, практическому применению его достижений, а также реализации творческих интересов своих членов.
Сейчас общество занимается комплексным изучением природы северо-западного региона, особенное значение придается исследованиям, связанным с экологией. При обществе с XIX века существует библиотека, в настоящее время насчитывающая более 50 тысяч единиц хранения, среди которых имеются редчайшие книги XVII-XIX веков.