Как и многие другие достопримечательности Санкт-Петербурга, ботанический сад был построен по приказу Петра I. Чуть больше ста лет после постройки он носил название «Аптекарский огород» и, согласно своему названию, в основном использовался для выращивания различных лекарственных трав.
Благодаря стараниям ученых сад разрастался с удивительной скоростью - почти сразу после постройки его территория занимала почти 23 гектара.
Остров, на котором расположен ботанический сад, тоже называется Аптекарским - в честь переведенного в Санкт-Петербург в 1712 году Аптекарского приказа. В то время рядом с садом еще располагалось иноверческое кладбище, постоянно подвергавшееся нападениям вандалов. Потом рядом с ботаническим садом находилось место для выпаса скота и проводились казни.
Несколькими годами позже на острове построили Инструментальную избу, в которой производилось медицинское оборудование, а вскоре после этого появилась и Аптекарская слобода. В ней селились только люди, работавшие в Медицинской канцелярии. Им запрещалось покидать слободу и заключать браки без разрешения начальника канцелярии.
В 1735 году руководство садом передали немецкому ботанику Сигизбеку, при котором там проводились научные исследования и велась подготовка будущих фармацевтов. Впрочем, довольно скоро Сигизбека уволили, а сад стал обеспечивать продуктами придворную кухню. Выращивание лекарственных растений частично приостановилось, зато на царском столе всегда были свежие фрукты.
Во время Великой отечественной войны сад постоянно обстреливался немцами и к 1941 году был разрушен почти полностью - однако наиболее преданные ботанике работники даже тогда продолжали приходить и ухаживать за растениями. На ветвях некоторых из переживших блокаду растений теперь повязаны георгиевские ленточки.