L'origen del Jardí Botànic es remunta a l'hort de simples conformat en 1567 pel catedràtic d'Herbes, Juan Plaza. Amb el temps es va buscar un lloc on es pogueren cultivar, a més de plantes medicinals, altres noves espècies, i que alhora servira per a l'estudi botànic en general. Finalment, en 1802, la Universitat va adquirir l'Hort de Tramoyeres , situat extramurs, molt pròxim a les Torres de Quart.

El rector Vicente Blasco, assessorat pel seu deixeble i amic, Antonio José Cavanilles, va impulsar la configuració del nou jardí, encarregant la seua posada a punt al metge Francisco Gil i a l'arquitecte Cristóbal Sales. Així, es van definir els quadres de plantació, es van adequar les séquies de reg i es van habilitar aules i despatxos.

En 1862 es va construir la gran estufa tropical de ferro i vidre, projectada per Sebastián Monleón. Una obra molt singular, de notable ostentació tecnològica a l'Espanya de mitjan segle XIX, dissenyada en els inicis de l'ús del ferro com a material constructiu. Presenta una senzilla estructura conformada per una gran coberta arquejada d'estructura en ferro, de 24 m de longitud, 8,25 de llum i 9 d'alçària, i tancament compost per 5342 vidres. La part superior es recolza en un gruixut mur de maçoneria al qual es va adossar, a inicis del segle XX, la torre que va albergar les antigues dependències de direcció. En 1888, es va alçar també l'hivernacle de la bassa, de materials i composició similar a l'estufa tropical.

L'umbracle va estar dissenyat por l'arquitecte Arturo Mélida en 1897. Se compon d'una estructura semicilíndrica de ferro, recolzada en columnes de rajola cara vista, i un estany per al reg en el centre. Destaca la decoració de les baranes, pilastres i arcs amb elements ornamentals en baix relleu i vasos d'estil neogrec. Des de 2005 se situa en la bassa central l'escultura “Homenatge a Cavanilles ”, obra d'Andreu Alfaro.

Entre 1989 i 1991 es va dur a terme la completa restauració del Jardí, es va recuperar l’espai enjardinat i les antigues estructures van ser sotmeses a una profunda rehabilitació. L'any 2000 es va inaugurar l'edifici d'investigació, projectat per Carlos Bento i Luis Gay, que havien supervisat també la rehabilitació de les estructures històriques. Es concep un volum de tres plantes sobre rasant, disposat en paral·lel al carrer de Quart. L'accés principal, desplaçat respecte a l'eix de simetria central, s'emfatitza sobre la façana amb un joc de volums verticals que contrasten amb l'horitzontalitat predominant en la composició. Dona pas a un pati circular, presidit per un monumental lledoner, que distribueix les entrades al jardí i als espais interiors de l’edifici.

Cadascun dels nivells de la façana es diferencien per la morfologia de les finestres, la profunditat dels plans i els revestiments utilitzats; diferències que contribueixen a atenuar la monotonia que podria conferir el recurs a una disposició seriada de les obertures. Conjuga formes i materials actuals amb referències històriques, com la galeria amb columnes de la planta superior o la presència d'entrants, sortints i fornícules sobre la façana lateral, en línia amb les propostes de l'arquitectura postmoderna. D'aquesta manera, el volum, l'escala i les formes possibiliten una adequada integració amb l'entorn històric on se situa.

Declarat l'any 2006 Bé d'Interès Cultural amb la categoria de Jardí Històric, aquest emblemàtic espai ha sigut adaptat com a centre universitari d'investigació, docència i difusió cultural.