22 февраля (11 февраля по старому стилю) 1714 года по указу Петра I был основан Аптекарский огород для научных, учебных и практических целей.

Аптекарские сады начали устраиваться в России уже со времен царя Михаила Федоровича для содержания аптек казенных и полевых; а при Алексее Михайловиче было уже 3 аптекарских сада.

Царь Пётр I при переносе столицы из Москвы в Петербург распорядился об устройстве в новой столице «столь нужного для врачебного дела учреждения» как Аптекарский огород «для сеяния на нем лекарственных трав и цветов». Расположился Аптекарский сад на острове Вороньем, вблизи города. Впоследствии и сам остров стал называться Аптекарским.

Постепенно территория сада расширялась за счёт покупки и присоединения к нему отдельных участков.

В 1735 году Аптекарский огород был переименован в Медицинский, руководство которым поручили немецкому ботанику И. Г. Сигизбеку, при котором начали проводиться научные исследования, выращивать и декоративные растения.

Во времена правления Екатерине II сад разросся до 640 метров, а в ширину – до 425 метров. На его территории был построен большой деревянный дом, в котором жил профессор ботаники, а летом президент Медицинской коллегии.

В 1823 году Аптекарский сад был реорганизован в ботанический; а с 1934 года стал научным отделением Ботанического института им. Комарова РАН.

Во время Великой Отечественной войны Ботанический сад катастрофически пострадал от бомбёжек. За годы блокады на оранжереи Ботанического сада обрушилось 50 зажигательных бомб и 85 снарядов.  Всего в блокаду удалось сохранить чуть более 250 растений: маленькие сеянцы, кактусы, то, что сотрудники могли унести в квартиры, и то, что могли собрать в одну небольшую оранжерею, которую отапливали печками.

После войны сад был воссоздан, отреставрированы оранжереи, собраны коллекции, которые превысили довоенные.

В настоящее время площадь Ботанического сада составляет 22,6 га, включая 16 га парка-дендрария. В нем насчитывается свыше 80 тысяч образцов. Экспозиция музея посвящена растительности Земли, истории и эволюции растений, растительным ресурсам России, взаимоотношениям растений и человека.