По сегодняшний день в центре Санкт-Петербурга на территории Ботанического сада расположено трехэтажное здание – старейшее научно-просветительское учреждение России – Ботанический Музей. Датой основания Ботанического Музея принято считать 1823 год, когда Аптекарский огород, учрежденный Петром I в 1714 году, был реорганизован в Ботанический сад и в нем выделен музей – специальный отдел для сбора и хранения различных ботанических коллекций неживых растений. Одновременно, в том же 1823 году были выделены ботанические коллекции Кунсткамеры и учрежден Ботанический музей Российской Академии Наук. Долгие годы оба учреждения сосуществовали параллельно и только после смерти Карла Триниуса, хранителя Академического музея коллекции были объединены, а в 1868 году Музей выделился из Ботанического сада в самостоятельную единицу и получил название – Императорский Ботанический Музей Российской Академии Наук.

Музей хранит уникальные по полноте охвата мировой флоры коллекции, собранные трудами нескольких поколений отечественных ученых –
Ф.И. Рупрехта, Г.Н. Потанина, В.И. Липского, П.К. Козлова, Н.А. Монтеверде, Н.М. Пржевальского, Б.А. Федченко, К.И. Максимовича,
Н.И. Вавилова, П.А.Баранова, И.В. Грушвицкого, Л.Е. Родина,
А.Л. Тахтаджана. В формировании музейных фондов принимали участие крупнейшие русские экспедиции ботаников и географов. Ими были доставлены многие очень крупные образцы древесин, растений-подушек, дерновинных злаков, древоподобных зонтичных, экземпляры уникальных соплодий, ставшие украшением музейных экспозиций.
Среди директоров Музея было немало выдающихся ботаников –
А.Ф. Баталин, Н.А. Монтеверде, И.В. Палибин, В.Н. Сукачев и др. Особенно много сделал для Музея Н.А. Монтеверде, который возглавлял его 37 лет. При нем была введена картотечная система учета образцов, которая сохраняется и по сей день.
В Ботаническом Музее, со времен его основания, всегда работали ботаники разной специализации – растениеводы, систематики, геоботаники. Об этом свидетельствуют Труды Императорского Ботанического Музея, выходившие с 1902 по 1932 года.
Ввиду разнообразия научной тематики еще в 1868 году при Музее была создана Биологическая лаборатория, которая в 1919 году переросла в Отдел экологии и физиологии растений. В 1934 году на базе Музея создается Отдел растительных ресурсов, а в 1952 году на базе палеоботанических коллекций Музея был организован Отдел Палеоботаники.
Историю создания экспозиций Музея можно подразделить на три этапа: 19в. – 30-е годы 20в.; предвоенный период; современный период.

В XIX - начале XX веков в Ботаническом Музее в экспозиции были представлены наиболее интересные образцы из коллекций в систематическом порядке. Этикетированные экспонаты были выставлены в специальных застекленных шкафах, а более крупные объекты смонтированны на подставках. Позднее была разработана специально для показа так называемая «биологическая коллекция» (лианы, растения-подушки и т.п.).
К началу 30-х годов в Ботаническом Музее было 8 залов, из которых 5 были посвящены полезным растениям: - биология растений; - экономическая ботаника – сырье, экспортируемое через Ленинградский порт; каучуконосные, волокнистые и пр. растения; пищевые, масличные и пр. растения; полезные споровые; наркотики и импортные лекарственные средства; - зал дендрологии; - палеоботаника. В таком виде Музей несомненно представлял интерес, но более походил на Кунсткамеру, чем на научный Музей. Поэтому в 1932 году состоялось специальное совещание под председательством академика Б.А. Келлера по вопросу реорганизации Ботанического Музея. В апреле 1933года была организована комиссия по реогранизации Музея под председательством академика В.Н. Сукачева, который сменил И.В. Палибина на посту директора. Разработкой экспозиции занялись Сукачев, Палибин, Шапоренко, Ярмоленко, Гаммерман, Никитин, кроме них в этом принимали участие сотрудники отдела геоботаники и сам академик Келлер. Несмотря на тесноту помещений и прочие трудности уже в 1937 году Ботанический Музей был вновь открыт для обозрения. Новые экспозиции были весьма доходчивы и наглядны, но слабо использовали ценнейшие коллекции Музея.

На период Великой Отечественной Войны Музей был законсервирован, но оставшиеся в Ленинграде сотрудники продолжали работать, не раз организовывая в воинских частях и госпиталях передвижные выставки о съедобных и ядовитых растениях.
После войны Музей приступил к очередной реконструкции экспозиций и перестройке своей деятельности. В 1947 году с учетом указаний президента Академии Наук С.И. Вавилова и Постановления Биоотделения АН СССР было решено превратить Ботанический Музей из музея школьного типа в музей научный, академический с максимальным показом его богатейших коллекций и использованием фондов для научно-исследовательской работы. В разработке новых экспозиций (Растительность мира по ботанико-географическим областям; Мичуринское учение в биологии и преобразование природы; История растительного мира) приняли участие все сотрудники Музея под руководством И.В. Грушвицкого и в 1951 году Ботанический Музей открылся для посетителей.
Идея строительства нового здания для Ботанического Музея существовала давно, но только в 1929 году Ленинградское общество архитекторов объявило конкурс на создание проекта. Разрешение на строительство было получено только в конце 50-х годов, да и то очень далекое от выигравшего конкурс проекта (вместо 7000 м2 только 1550м2, что явно недостаточно. Исчезли один этаж и лекционный зал на 500 человек).
В связи с переездом в 1961 году в новое здание были разработаны и новые экспозиции, которые существуют до сегодняшнего дня. Сотрудники Музея использовали новые принципы показа растительных объектов на фоне достижений мировой науки, сочетание ландшафтных фотографий с музейными образцами и т.д. Главной отличительной чертой Ботанического Музея является экспонирование натуральных растительных объектов.