Tomó posesión el 30 de mayo de 1954 con el discurso titulado La memoria y la esperanza. San Agustín, San Juan de la Cruz, Antonio Machado, Miguel de Unamuno. Le respondió, en nombre de la corporación, Gregorio Marañón.

Vigesimoquinto director. Fue elegido el 2 de diciembre de 1982 y reelegido el 5 de diciembre de 1985. Ocupó el puesto hasta diciembre de 1987, fecha en que renunció al cargo. Tras su salida, Rafael Lapesa Melgar estuvo al frente de la dirección interinamente, hasta el 1 de diciembre de 1988. 

Médico, historiador, ensayista y filósofo, Pedro Laín Entralgo fue doctor honoris causa por las universidades de San Marcos de Lima y de Toulouse, profesor honorario de la Universidad Nacional de Santiago de Chile y rector y catedrático de la Universidad Complutense de Madrid.

En 1989 recibió el Premio Príncipe de Asturias de Comunicación y Humanidades en reconocimiento a «su larga trayectoria como investigador en el campo de la historia de la Medicina y su labor en diversos ámbitos del pensamiento».

Dirigió el Instituto Arnaldo de Vilanova y la revista Asclepio, del Consejo Superior de Investigaciones Científicas. Fue miembro, entre otras, de las reales academias de la Historia y Nacional de Medicina, de la Royal Society de Londres, de la Hispanic Society of America, de la Nacional de Medicina de Buenos Aires y de la Academy of the History of Medicine.

Entre sus numerosas publicaciones sobre temas médicos figuran Medicina e historia (1941), Grandes médicos (1961), Marañón y el enfermo (1962), Nuestro Cajal (1967), El médico y el enfermo (1969), La medicina actual (1973) e Historia de la medicina (1978). De sus obras de carácter filosófico sobresalen Menéndez Pelayo (1944), España como problema (1949) y Descargo de conciencia (1975). En este último libro reflexiona sobre su trayectoria personal y política, vinculada en la segunda mitad del siglo xx al grupo de Dionisio Ridruejo, con quien fundó la revista Escorial, en 1940.

Durante su mandato como director se presentó públicamente, el 2 de mayo de 1984 en la Biblioteca Nacional, la Fundación de Amigos de la Real Academia Española, precedente de la actual Fundación pro Real Academia Española.

• «Pedro Laín Entralgo: retrato de un humanista». ABC, 26 de mayo de 2010.
• Artículos de Pedro Laín en El País (1976-1998).