Nejedná se o historicky první botanickou zahradu v Praze. Tou nejstarší byla zahrada založená lékárníkem Angelem z Florencie ve 14. století v místech dnešní hlavní pošty v Jindřišské ulici. Tehdy si ji zvykl navštěvovat i Karel IV. Univerzitě Karlově náležela botanická zahrada na Smíchově, kterou založila Marie Terezie v místě dnešních Dientzenhoferových sadů. Bohužel zde ale trpěla záplavami a průmyslem, takže byla na počátku 20. století zrušena.
Proto pro pražskou univerzitu stát zakoupil v místech dnešní Botanické zahrady bývalou Společenskou zahradu, která již měla i vybudované skleníky. Podobně jako univerzita i Botanická zahrada byla rozdělena na českou a německou část a společně byly otevřeny roku 1898. Postupné budování a rozkvět zahrady, kde vyrůstaly nové expozice, arboretum, skleníky a jezírka byla přerušena 2. světovou válkou. Bombardováním byla značně poškozena.
Po válce byly obě části spojeny v jednu Botanickou zrahradu Univerzity Karlovy. Na přilehlém svahu o rozloze 1800 m2 vyrostlo velké alpinum, byly postaveny nové skleníky. V 90. letech 20. století probíhala postupně revitalizace a rekonstrukce zahrady a komplexu skleníků.
Nejstarší dendrologické inventáře pocházejí ještě ze Společenské zahrady, avšak většina ostatních rostlin pochází z konce 19. století nebo jsou ještě mladší.
Zajímavost:
Zahrada zabírá plochu 3,5 ha, z toho je zasklená plocha 1700 m2. Veškeré zavlažování, větrání a vyhřívání je řízeno počítači. Zahrada je určena výuce studentů i široké veřejnosti.