Основан в 1845 году на месте древних садов, принадлежащих царском дому Грузии. Сады упомянуты французским путешественником Жаном Шарденом(1671). Они показаны на карте, составленной в 1735 году царевичем Вахушти. После присоединения Грузии к Российской империи принадлежали казне (Тифлисскйй казённый сад), одно время сдавались в откуп. В 1845 году переданы Тифлисской опытной станции и стали ботанический садом. В 1896—1904 годах территория сада была расширена к западу, а в середине XX века к территории ботанического сада присоединили старое мусульманское кладбище. В ботаническом саду широко представлена грузинская и мировая флора (около 3500 таксономических единиц). Через реку Цавкисисцкали на территории ботанического сада перекинуты три моста. Особенно примечателен арочный мост, над крупным водопадом, построенный в 1914 году. Главный вход в ботанический сад расположен в конце Ботанической улицы у подножия горы с крепостью Нарикала. В 1909—1914 годах в хребте Сололаки был прорыт тоннель и сделан второй вход в ботанический сад с улицы Ладо Асатиани. Тоннель был открыт до 2004 года, затем закрыт и переделан под ночной клуб. В настоящее время площадь ботанического сада составляет 128 га.
