Medlemskap i Det Norske Videnskaps-Akademi er basert på en formell innvalgsprosess. Akademiet har både norske og utenlandske medlemmer.

To klasser
Medlemmene fordeler seg på to klasser:

• Den matematisk-naturvitenskapelige klasse
• Klassen for humaniora og samfunnsvitenskap

Nye medlemmer mottar hvert år sine diplomer i en høytidelig seremoni på årsmøtet som holdes på Akademiets stiftelsesdag 3. mai.

Den matematisk-naturvitenskapelige klasse kan ha opptil 140 norske og 100 utenlandske medlemmer under 70 år.

Klassen for humaniora og samfunnsvitenskap kan ha opptil 120 norske og 60 utenlandske medlemmer under 70 år.

De to klassene er videre inndelt i grupper basert på fagområder, fag eller disipliner. En plass blir ledig ved dødsfall eller når et medlem fyller 70 år. Medlemmer som passerer 70-årsgrensen er fortsatt fullverdige medlemmer med forslags- og stemmerett.
Akademiet kan også ha opptil ti nålevende æresmedlemmer som står utenfor klasse- og gruppeinndelingen.

Nye medlemmer 2020:

Den matematisk-naturvitenskapelige klasse
Norske, 8 nye medlemmer
Gr.    Navn/Arbeidssted
1    Dundas, Bjørn Ian, Universitetet i Bergen
1    Trulsen, Karsten, Universitet i Oslo
3    Kääb, Andreas Max, Universitetet i Oslo
4    Vogt, Rolf David, Universitetet i Oslo
6    Kristensen, Vessela N., Universitetet i Oslo
6    Lorens, James B., Universitetet i Bergen
6    Nilsen, Hilde Loge, Universitetet i Oslo
7    Fyhn, Marianne, Universitetet i Oslo

Utenlandske, 2 nye medlemmer
Gr.    Navn/Arbeidssted
7    Bohr, Vilhelm A., National Institutes of Health, Baltimore, USA
8    Strømme, Maria, Uppsala universitet, Sverige

Klassen for humaniora og samfunnsvitenskap
Norske, 9 nye medlemmer
Gr.    Navn/Arbeidssted
1    Hjeltnes, Guri, Senter for studier av Holocaust og livssynsminoriteter, Oslo
2    Henshilwood, Christopher Stuart, Universitetet i Bergen
3    Falkeid, Unn, Universitetet i Oslo
6    Rognstad, Ole-Andreas, Universitetet i Oslo
7    Holden, Steinar, Universitetet i Oslo
7    Salvanes, Kjell Gunnar, Norges Handelshøyskole
7    Aardal, Bernt, Universitetet i Oslo
8    Kraft, Siv Ellen, Universitetet i Tromsø – Norges arktiske universitet
8    Økland, Jorunn, Universitetet i Bergen/Det norske institutt i Athen

Utenlandske, 4 nye medlemmer
Gr.    Navn/Arbeidssted
2    Bal, Mieke, Selvstendig forsker, Amsterdam, Nederland    
5    Nedoma, Robert, Universität Wien, Østerrike
5    Nordal, Guðrún, Árni Magnússon institutt for islandske studier, Island
5    Polinsky, Maria, University of Maryland, USA

Innvalgt etter  timannsregelen:
5    Rekdal, Jan Erik, Universitetet i Oslo

Årets Abelprisvinnere og Kavliprisvinnere