Ботанічний сад є одним з найстаріших в Україні. Його історія розпочалась в 1877 р., коли Буковина була у складі Австро-Угорської імперії. За 17 років під керівництвом львівського садівника Карла Бауера було створено дендрарій в ландшафтному стилі, збудовано колекційні та розмножувальні оранжереї, адміністративний корпус і допоміжні будівлі. Першим директором Саду був професор Едуард Тангль. Цей австрійський ботанік зробив значний внесок у розвиток ботанічної науки краю і вивчення аборигенної флори. За площею (3,5га) це найменший Сад в Україні. В 1956 р. до нього приєднано дендрарій колишньої Резиденції Буковинських Митрополитів (Дендропарк загальнодержавного значення «Чернівецький»), основу насаджень якого на площі 4,8га складають аборигенні види. В 1969 р. Ботанічний сад набув статусу наукової установи. В 1983 р. його включено до природно-заповідного фонду України, а в 1992 р. надано статус заповідного об‘єкта загальнодержавного значення.