Ele nasceu no entorno de uma fábrica de pólvora, abrigou chineses que por lá fumaram ópio e, graças ao insucesso de uma plantação de chá, tornou-se uma das mais belas áreas verdes da Zona Sul.
Fundado em 1808 por dom João VI, o Jardim Botânico tem sua história diretamente ligada à chegada da Família Real no Rio de Janeiro, fugida das tropas de Napoleão Bonaparte. O jardim começou a nascer depois da construção da Fábrica de Pólvora por dom  João VI, no local onde funcionava o engenho da família Rodrigo de Freitas. Nos arredores da fábrica, ele plantou um jardim para aclimatar as especiarias vindas do Oriente, pelo que viria a chamar-se Real Horto e, depois, Jardim Botânico.
O historiador Milton Teixeira, porém, contesta a data de fundação do parque. Segundo ele, em 1809 o engenho ainda funcionava e, numa visita de dom João, os escravos chegaram a abaixar as calças ao monarca. Apesar de informações de que o próprio dom João plantou, em 1809, uma palmeira - presente de Luiz de Abreu Vieira e Silva, que saqueou um jardim nas Ilhas Maurício - Teixeira afirma que até 1810 nada havia sido plantado no local. Segundo o historiador, dom João queria assumir o monopólio do chá, já que a Inglaterra estava impedida de exportar. Em 1811, chegaram 300 chineses ao Rio para trabalhar nos terrenos, mas a plantação não deu certo.
As portas do Jardim Botânico só foram abertas ao público nos anos 20 do século 19. Desde então, recebeu visitantes ilustres, como Albert Einstein, a rainha Elizabeth da Inglaterra e o imperador japonês Akihito.
Obras humanas foram preservadas no interior do parque. Mesmo após a explosão de 1831, sobraram da fábrica de pólvora ruínas do muro e o portal com o brasão da Coroa portuguesa. Outra construção centenária é o Centro de Visitantes, que funciona na sede do antigo engenho. O prédio, construído em 1576, foi tombado pelo Instituto do Patrimônio Histórico e Artístico Nacional em 1937, 17 anos depois que o parque teve sua área reduzida. Antes, o Jardim Botânico ia até as margens da Lagoa Rodrigo de Freitas, mas parte dele foi desapropriada em 1920 para a construção do Jóquei.