<1970년대>
한국통계학회는 1970년 12월 2일 발기인 창립총회를 거쳐 1971년 12월 17일 연세대학교 상경대학 세미나실에서 47인의 각계 인사들이 참석한 가운데 창립되었다. 초대 임원으로 고려대학교 김준보 교수와 성균관대 강오전 교수를 각각 초대 회장과 부회장으로 선임하였으며 동국대학교 안사명 교수와 서울대학교 정기준 교수를 감사, 연세대학교 윤기중 교수를 간사로 선임하고 학회 사무국을 연세대학교 상경대학 응용통계학과 내 윤기중 교수 연구실에 설치하였다. 1973년 3월에는 학회의 첫 번째 학술지인 '통계학연구'(현 Journal of the Korean Statistical Society) 창간호가 6편의 논문과 1편의 서평을 담아 발간되었다.
<1980년대>
창립총회에 참석한 47인으로 출범한 한국통계학회는 1980년에 이르러 231명의 정회원과 5개의 기관회원으로 성장하였고 1980년 2월에는 한국과학기술단체총연합회의 회원단체로 가입하였다. 이후 1987년에 사단법인을 설립하고 학회 이사회를 구성하였다. 또한 같은 해 응용분야의 연구 활동 장려 및 연구교류 활성화를 목표로 학회의 두 번째 학술지인 '응용통계연구'를 발간하였으며 통계학 용어의 통일을 위해 '통계용어사전'을 발간하여 여러 다양한 분야에서 사용하는 통계학 용어를 표준화하는 초석을 제공하였다. 1988년에는 통계계산연구회, 통계교육상담연구회, 조사통계연구회 등 3개 연구회가 학술발표회를 출발점으로 그 활동을 개시하였고 대구·경북지회 결성을 시작으로 각 지역별 지회가 차례로 결성되어 지역별 학술연구가 활성화되기 시작했고 회원들 간의 소식 등을 공유하기 위해 같은 해 소식지 창간호가 발간되었다. 또한 이때까지 학회 사무국은 학회 간사로 선임된 교수 연구실을 이용하다가 1988년에 학회사무실 준비기금조성위원회를 구성해 1989년 12월 5일 한국과학기술회관 308호를 임대하여 학회 사무국으로 설치해 운영하기 시작하였다.
<1990년대>
학회는 1991년 창립 20주년을 맞아 한국통계학회 20주년 기념 특집 학술지를 발간하였고 학회 회원 수는 지속적으로 증가하여 1997년에 정회원 523명, 학생회원 147명, 학과회원 60개, 도서관회원 85개, 기관회원 14개 정도의 규모가 되었다. 회원 수가 증가하고 투고 논문수도 증가함에 따라 1994년에는 학회의 세 번째 학술지인 '한국통계학회논문집' 창간호를 발간하였으며 1996년에는 학회 최초의 학술지인 '통계학연구'의 학술지명을 'Journal of the Korean Statistical Society(JKSS)'로 변경하고 영문 논문만을 게재하기로 하면서 국제적 학술지로 발돋움할 수 있는 초석을 마련하였다. 또한 통계학을 전공하는 학생들의 학술대회 참석을 유도하고 최신 통계이론에 대한 배움의 장을 마련하기 위해 해당 분야 최고 전문가를 초빙하여 1995년 춘계학술대회부터 튜토리얼을 개설하기 시작하였다. 1998년에는 학회 홈페이지를 구축하였고 1999년부터는 현재의 한국통계학회 홈페이지 주소인 www.kss.or.kr를 사용하기 시작하였다.
<2000년대>
학회 회원은 지속적으로 증가하여 2009년에는 전체회원이 1000명을 넘어서는 등 학회규모가 커짐에 따라 사단법인 출범 당시 3명(총무이사, 사업이사, 편집이사) 뿐이던 분담이사에 2001년 학술이사를 추가하고 2007년에는 다시 홍보이사, 교육이사, 정보이사를 추가하여 확대된 학회 활동이 원만히 이루어지도록 학회체계를 확대하였다. 2000년대에 들어와서 학회에서 발간하는 학술지는 더욱 발전하여 JKSS는 1999년 학술진흥재단의 등재후보학술지로 선정된 후 2002년 등재학술지로 선정되었고 2008년 4월에 SCIE(Science Citation Index Expanded) 등재지로 선정되었다. 또한 응용통계연구와 한국통계학회논문집도 2000년 학술진흥재단의 등재후보학술지로 선정된 후 2002년 동시에 등재학술지로 선정되었다. 학회는 2001년 창립 30주년을 맞았는데, 이 해 8월 22일부터 29일까지 코엑스에서 통계청과 공동으로 제 53차 ISI(International Statistical Institute) 세계통계대회를 개최하였다. 이 학술대회에서는 전 세계 111개국과 20개 국제기구에서 총 2,359명이 참가하여 84개 주제로 250여 편의 초청논문과 164개 주제로 600여 편의 기고논문을 포함하여 총 933편의 논문이 발표된 국내에서 개최된 최대 규모의 통계학 학술대회였고 2002년 ISI 대회의 성공적 개최 공로로 학회는 정부포상인 <대통령표창>을 수상하였다. 학회는 외국학술단체와의 국제교류의 일환으로 일본통계학회와 2002년부터 순번제로 자국 학술논문발표회에서 영문세션을 운영하였고, 2008년부터는 대만통계학회가 추가되어 이들 3개 학회간에 KSS-JSS-CSA International Session 협정을 맺어 한일중 3개국 공동 세션을 순번제로 운영해오고 있다. 2009년 6월 28일부터 7월 1일까지 서울대학교에서 제 1차 IMS-APRM(Institute of Mathematical Statistics Asia Pacific Rim Meeting) 국제학술대회를 유치, 개최하였다.
<2010년대>
학회 창립 40주년을 맞이하여 학회는 그동안의 학회활동 및 역사를 정리한 '한국통계학회 40년사'를 2011년 10월에 발간하였다. 또한, 창립 40주년 기념사업의 일환으로 2011년 7월 한국통계학회, 통계청, 한국은행 공동 주최로 학회 창립 40주년 기념 국제학술대회 2011 KSS International Conference on Statistics and Probability -The 40th Anniversary of the Korean Statistical Society- 를 부산 웨스틴조선 호텔에서 개최하였고, 같은 해 11월 신진통계학자들의 교류를 독려하고자 제 1회 신진통계학자 학술발표회를 개최하였다. 2013년 1월에는 '한국통계학회논문집'의 학술지명을 'Communications for Statistical Applications and Methods(CSAM)'로 변경하고 영문 논문만을 싣는 것으로 변경하는 등 지속적으로 학술지의 국제화에 노력을 기울인 결과 2017년에는 SCOPUS에 등재되었다. 2010년대에 들어와서는 통계학이 통계학을 전공한 사람들뿐만 아니라 타전공자 혹은 일반인들도 큰 관심을 가지는 분야로 저변이 확대됨에 따라 다양한 통계적 방법론을 배우고자 하는 사람들도 늘어나게 되었는데 학회에서는 이러한 사회적 요구에 부응하고자 2015년부터 학생이나 일반인을 대상으로 하여 통계유전학, 임상시험과 통계, 빅데이터 분석, 기계학습, 딥러닝 등을 주제로 하는 여름학교와 가을학교를 개최하기 시작하였다. 또한 학회의 규모가 커지고 학회구성원 중 여성학자 및 학생들의 비중이 커짐에 따라 2018년에는 한국통계 여성위원회가 발족되었다.
<2021년 ~>

47명의 회원으로 출발한 한국통계학회는 창립 50주년을 맞이한 2021년 현재 2000여명의 정회원 및 학생회원이 가입되어 있으며 119개의 기관회원이 가입되어 있다. 또한 11개의 연구회와 5개 지회를 운영하는 등 명실상부하게 한국을 대표하는 학술단체로 성장하였다. 2021년 7월에는 국제학술대회인 제 10회 World Congress in Probability and Statistics를 개최하였고 학회 창립 50주년 기념사업의 일환으로 응용통계연구와 JKSS에 특별호를 8월과 9월 각각 발간하였으며 소식지 특별호를 6월과 10월에 발간하였다. 그리고 11월에는 한국통계학회 창립 50주년 기념학술대회가 고려대에서 그리고 12월에는 신진통계학자 학술대회가 서울대에서 개최되었다.