Agencja Wywiadu (AW) rozpoczęła działalność 29 czerwca 2002 r. w wyniku oficjalnego wyodrębnienia wywiadu cywilnego ze struktur likwidowanego Urzędu Ochrony Państwa (UOP) funkcjonującego od 1990 r. Powołano ją na mocy Ustawy z 24 maja 2002 r. o Agencji Bezpieczeństwa Wewnętrznego oraz Agencji Wywiadu, która definiowała również jej zadania w dziedzinie ochrony bezpieczeństwa zewnętrznego państwa oraz regulowała zasady pracy i wewnętrznego funkcjonowania. W ten sposób wywiad stał się samodzielną instytucją administracji RP podlegającą Prezesowi Rady Ministrów, a status jej Szefa został podniesiony do rangi ministerialnej.
Formalne wydzielenie wywiadu ułatwiła jego duża autonomia w strukturach UOP-u. Ze względu na odmienną filozofię pracy służby – działającej poza granicami kraju – Zarząd Wywiadu Urzędu Ochrony Państwa od samego początku miał odrębne cele i zadania, charakteryzował się innym sposobem funkcjonowania oraz organizacją nieporównywalną z pozostałymi zarządami i biurami (miał np. własne kadry - w tym nabór - finanse, technikę, a także kierował się odrębnymi wewnętrznymi instrukcjami). Przeniesienie ZW w połowie lat 90. XX w. z ul. Rakowieckiej do gmachu przy ul. Miłobędzkiej dodatkowo zaznaczyło i utrwaliło jego odrębność. Dzięki nowej siedzibie z pełną infrastrukturą teleinformatyczną oraz osobnym ośrodkiem szkoleniowym dla kadr dość sprawnie udało się w 2002 r. przekształcić Zarząd Wywiadu UOP-u w nową strukturę – Agencję Wywiadu.
Pierwszym Szefem Agencji Wywiadu został Zbigniew Siemiątkowski. Zakończył on swoją misję w maju 2004 r., a funkcję p.o. Szefa AW przejął jego dotychczasowy zastępca płk Andrzej Derlatka, który obowiązki te pełnił do sierpnia 2004 r. Kolejnymi Szefami AW zostali Andrzej Ananicz (2004 – 2005), zaś w listopadzie 2005 r. - płk Zbigniew Nowek. W marcu 2008 r. na stanowisko p.o. Szefa AW wrócił A. Ananicz. W czerwcu 2008 r. zastąpił go gen. bryg. Maciej Hunia. W listopadzie 2015 r. pełniącym obowiązki Szefem AW został płk Grzegorz Małecki, który trzy miesiące później został mianowany Szefem Agencji. We wrześniu 2016 r. płk G. Małecki podał się do dymisji. Premier Beata Szydło powierzyła pełnienie obowiązków Szefa AW jego dotychczasowemu zastępcy Piotrowi Krawczykowi, a 28 grudnia 2016 r. mianowała go Szefem Agencji. Funkcję tę pełnił do 8 sierpnia 2022 r., gdy stanowisko Szefa Agencji Wywiadu objął płk Bartosz Jarmuszkiewicz. Następnie 19 grudnia 2023 r. Prezes Rady Ministrów Donald Tusk powierzył pełnienie obowiązków Szefa AW płk. Pawłowi Szocie, a w dniu 5 marca powołał płk. P. Szotę na stanowisko Szefa Agencji Wywiadu.
Od utworzenia Agencji Wywiadu w 2002 r. struktura instytucji ulegała przekształceniom, które były podyktowane koniecznością zwiększenia jej efektywności w odpowiedzi na nowe wyzwania dla RP wynikające z dynamiki sytuacji międzynarodowej.