A ideia de organizar um jardim botânico em Porto Alegre é muito antiga. A primeira foi de Dom João VI, que mandou as primeiras mudas para a capital do Estado. No entanto, estas mudas chegaram somente até o município de Rio Grande, onde algumas foram plantadas e a única remanescente é o eucalipto histórico da cidade.
Ao longo do tempo, diversas iniciativas foram encaminhadas, sem sucesso. Porém em de outubro de 1953 uma área de 50 hectares, originalmente ocupada pela Colônia Agrícola Juliano Moreira do Hospital Psiquiátrico São Pedro, foi destinada para a criação do Jardim Botânico de Porto Alegre.
Em março de 1957, o Irmão Teodoro Luís foi nomeado pelo Governador do Estado para dirigir os trabalhos de implantação do Jardim Botânico. No dia 4 de abril do mesmo ano a área foi liberada, e em 10 de setembro de 1958 foi aberta ao público a primeira parte da obra projetada.
Em 1959, a Lei n° 2.022 formalizou a denominação de Jardim Botânico e em 1960 foi iniciada a construção da Casa das Suculentas, também conhecida como Cactário, que foi inaugurado em 1° de maio de 1962.
A partir da década de 1970, diante de crescentes evidências de ameaças à flora regional, o foco do trabalho do Jardim Botânico passa a ser a conservação das plantas nativas do Estado, enfatizando a manutenção de coleções e incrementando as incursões botânicas.
Em 1975 passou a contar com um viveiro de produção de mudas e em 1983 passa a ter uma sede administrativa e setor de serviços, abrigados no subsolo da Fundação Zoobotânica, onde permaneceu até o ano de 1997, quando passou a ter sede própria.
Com a criação, em 1986, do Programa Nacional de Apoio à Cultura (PRONAC), o Jardim Botânico foi registrado como órgão voltado para o fomento à cultura, e em 1988, com apoio da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul (FAPERGS) foi inaugurado o Núcleo de Educação Ambiental.
A partir de 1990 começaram a ser implantados os projetos de estruturação da Seção de Biotecnologia e Produção, com a implantação do Banco de Sementes, a instalação de um sistema de irrigação no setor de produção de mudas e a informatização das atividades do parque. Através do Programa Pró-Guaíba, foi possível viabilizar a construção da nova sede administrativa, instalações de apoio operacional, além das estufas de coleções (cactáceas, bromeliáceas, orquidáceas) e a infraestrutura do Banco de Sementes.
Em 2003, o Jardim Botânico foi declarado Patrimônio Cultural do Estado do Rio Grande do Sul e, em 2004, é publicado o seu Plano Diretor, projetando sua atuação como unidade de conservação, ou seja, compatibilizando atividades técnicas e administrativas para o alcance de seus objetivos.
Em reconhecimento ao valor ambiental e social que o Jardim Botânico tem para a comunidade gaúcha, o acervo do parque passou a integrar o Patrimônio Ambiental do Estado em novembro de 2016, a fim assegurar a preservação de seu acervo científico e paisagístico.
Hoje, aos 60 anos o Jardim Botânico é considerado um bem público e se mantêm preservado.
