1845 წლიდან ამ ბაღს ბოტანიკური ბაღი დაერქვა. იგი გაშენებულია ქალაქის ისტორიულ ნაწილში, მტკვრის მარჯვენა შენაკადის წავკისის წყლის (ლეღვთა ხევის) ხეობაში, 128 ჰა ტერიტორიაზე, XVII საუკუნის II ნახევარში, ნარიყალას ე.წ. „ციხის ბაღის“ და „სეიდაბადის“  ბაღების ტერიტორიაზე, რასაც ადასტურებს: ფრანგი მოგზაურის ჟ. შარდენის ჩანაწერები (1672 წ); ჟ. ტიურნეფორი (1701 წ); ვახუშტი ბატონიშვილის შედგენილი თბილისის გეგმა (1735 წ); დელაპორტი (1768 წ); პ. იოსელიანი (1866 წ).

თბილისის ბოტანიკური ბაღი მთელი საუკუნის განმავლობაში ერთადერთი სამეცნიერო დაწესებულება იყო ბოტანიკის დარგში მთელს ამიერკავკასიაში.

ბაღის ინტროდუცირებული და დგილობრივი ფლორა 3500-მდე სახესხვა-ობას ფლობს.