Научный архив начал формироваться с 1931 г. в Карельском научно-исследовательском институте АКССР, а после его реорганизации – в Карельском научно-исследовательском институте культуры КАССР. На хранение в научный архив поступала документация общего делопроизводства, научные материалы по всем направлениям исследований института, а также научные материалы экспедиций, проводимых с 1927 г. на территории Карелии вузами Москвы и Ленинграда. В годы Великой Отечественной войны научный архив удалось эвакуировать. В Петрозаводск научный архив был возвращен в 1944 г. и на время остался в составе научной библиотеки Научно-исследовательского института культуры КФССР. В 1948 г. из состава научной библиотеки был выделен центральный рукописный фонд и передан в ведение дирекции Карело-Финской научно-исследовательской базы АН СССР. В 1952 г. Президиум Академии наук СССР предложил выделить научный архив как научно-вспомогательное подразделение со своим штатом. С образованием институтов и других подразделений количество фондов научного архива быстро росло.
В настоящее время научный архив КарНЦ РАН насчитывает 48 фондов и более 67 тысяч единиц хранения, включая научную, управленческую документацию, документы личного происхождения (личные фонды), документы по личному составу, кино- и фотоматериалы. Значительная часть документации – научная, которая отражает основные направления развития науки в Карелии и деятельность институтов КарНЦ РАН. В фондах Института биологии, Института водных проблем Севера, Института геологии, Института леса, Института прикладных математических исследований, Института экономики, Института языка, литературы и истории хранятся заключительные отчеты о научно-исследовательской работе и документы, образующиеся в процессе проведения НИР (полевые дневники, таблицы, результаты анализов, журналы записей опытов и экспериментов, вычисления, заметки, эскизы); диссертации и другая научная документация.
Комплекс личных фондов освещает стороны общественной жизни и научной деятельности известных ученых, таких как Д.В. Бубрих, чл.-корр. АН СССР; А.М. Линевский, к.и.н.; П.А. Борисов, д.г.-м.н.; А.С. Лутта, д.б.н.; С.В. Григорьев, д.г.н.
Большой интерес представляют особо ценные документы: коллекции русского и финно-угорского фольклора, а также коллекция древних рукописных документов XVI–XVIII вв., отражающих социально-экономические отношения, быт крестьян и поморов, историю монастырей.
В научном архиве хранится также управленческая документация, освещающая деятельность КарНЦ РАН, историю его становления и развития.
Читальный зал научного архива посещают не только ученые КарНЦ РАН, студенты и аспиранты, но и исследователи из Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова; Российской академии народного хозяйства и государственной службы при Президенте Российской Федерации (РАНХиГС) (г. Москва); Института истории естествознания и техники им. С.И. Вавилова РАН (г. Москва); Российской национальной библиотеки (г. Санкт-Петербург); Петрозаводского государственного университета; Музея-заповедника «Кижи»; Национального музея РК; Петрозаводской государственной консерватории имени А.К. Глазунова; Национальных парков «Водлозерский» и «Калевальский». Тематика научных интересов исследователей разнообразна и охватывает широкий временной диапазон. На основе документов научного архива подготовлены диссертации, дипломные работы, монографии, сборники, научные статьи, доклады.Научный архив продолжает систематизацию документальных материалов, содействует использованию документов в научно-исследовательской работе институтов.