Schon im Jahr 1573 sammelte der Hofgärtner vom Kurfürst Johann Georg im Obst- und Küchengarten des Schlosses seltene Pflanzen. Dieser Garten ist heute der Lustgarten im Stadtzentrum.
An der Potsdamer Straße entstand einhundert Jahre später der Hopfengarten, welcher später zum Obst und Küchengarten wurde. 1809 wurde er der Friedrich-Wilhelm-Universität unterstellt.
Ab 1888 gab es Überlegungen, den Botanischen Garten, dessen Gelände in der Stadtnähe zu klein wurde, zu verlegen. Ein Kartoffelacker mit 41 ha der königlichen Domäne Dahlem zwischen Dahlem, Steglitz und Zehlendorf wurde als neuer Standort auserwählt.
1897 plante man die Einrichtung des neuen Gartens, Baubeginn war 1899 und die Eröffnung 1903. Im Mai 1910 waren alle Gebäude und Anlagen endgültig fertiggestellt.
Bereits im Herbst 1945 eröffnete der Botanische Garten nach dem Krieg wieder. Bis zum Ende der Berlinblockade baute man auf den Freiflächen Gemüse an. Das Victoriahaus öffnete wieder 1950, 1968 war das Große Tropenhaus wieder fertiggestellt und vollendet wurde die Rekonstruktion erst 1987. Aber wertvolles Pflanzenmaterial ging dauerhaft verloren.
Der Botanische Garten Berlin und das Botanische Museum wurden 1996 in die Freie Universität Berlin eingegliedert.
Gegen die Mittelkürzungen 2003 durch den Berliner Senat drohte die Universität mit der Schließung des Gartens und initiierte eine Petition. Trotzdem wurde das Budget etwas gekürzt und Gärtner mussten entlassen werden.
2021 beschloss der Senat den Umbau mit Unterstützung von Fördermitteln in Höhe von 17 Mill. € bis 2023.
