Zamysł powstania Ogrodu Botanicznego sięga roku 1972, kiedy to władze Bydgoszczy podjęły decyzję utworzenia w północnej części miasta dużego kompleksu wypoczynkowego obejmującego 830 ha gruntów pod nazwą Leśny Park Kultury i Wypoczynku. Miejscowy szczegółowy plan zagospodarowania przestrzennego opracowany został w 1973 roku przez zespół projektowy pod kierunkiem mgr inż. arch. Kazimierza Józefczyka w Miejskiej Pracowni Urbanistycznej w Bydgoszczy. Program parku  przewidywał budowę Ogrodu Zoologicznego, Ogrodu Botanicznego, Ośrodka Konia Wierzchowego, Lunaparku, zespołu basenów kąpielowych, tras rowerowych, zbiorników wodnych i boisk sportowych. Głównym założeniem projektu było zachowanie naturalnych zbiorowisk i gatunków roślin rodzimych przy jednoczesnym utworzeniu formacji z innych rejonów Europy i świata, ich kształtowanie i eksponowanie. W  roku 1977 władze miasta podjęły decyzję  o budowie Ogrodu Botanicznego w strukturach Leśnego Parku. Przygotowanie koncepcji zagospodarowania przestrzennego powierzono znanym projektantom krajobrazu, prof.  Edwardowi Bartmanowi i dr. inż. Aleksandrowi Pietrzakowi z Biura Projektowo-Badawczego Budownictwa Ogólnego „Miastoprojekt” w Bydgoszczy. Teren przyszłego ogrodu o powierzchni 80 ha charakteryzował się urozmaiconą rzeźbą terenu z jarami, wąwozami i stromymi zboczami. Zastaną roślinność tworzyły lasy bukowe, grabowo-dębowe, zadrzewienia brzozowe. Wzdłuż Strugi Myślęcińskiej i Strugi Zacisze występowały zadrzewienia olszowo–jesionowe i wierzbowo-topolowe. Budowa ogrodu poprzedzona była badaniami gleboznawczymi. Pierwsze prace przy urządzaniu ogrodu trwały w latach 1980-1985 i prowadzone były wzdłuż Strugi Myślęcińskiej. Powstało dziewięć stawów o charakterze kaskadowym z przelewami i instalacją umożliwiającą regulację poziomu wody oraz cztery sztuczne oczka wodne.

W pierwszej połowie lat osiemdziesiątych ogrodzono teren, podłączono energię elektryczną, wodociąg i kanalizację. Wyodrębniono także obecne Działy Ogrodu Botanicznego:

• zbiorowiska roślinne Polski
• ogród roślin iglastych
• arboretum–dendroflora wybranych formacji świata
• kolekcje rodzajowe
• ekspozycje tematyczne
• ścieżka botaniczna dla osób niewidomych i słabowidzących
• alpinarium
• ogród agrobotaniczny 

Dokonano nasadzeń otuliny ogrodu oraz rozpoczęto pierwsze prace związane z utworzeniem zbiorowisk leśnych. Wzdłuż malowniczej Strugi Myślęcińskiej, przeprowadzono prace przy budowie 11 kaskadowych stawów, pomiędzy którymi różnica wysokości wynosi 20,5 m na długości 1 km. Wykonano również ścieżki rowerowe oraz główne drogi.  Rok 1986 to początek nasadzeń w kolekcji roślin iglastych według koncepcji arch. krajobrazu mgr inż. Adama Pietrzaka. Jest to najwcześniej utworzona kolekcja drzew i krzewów w ogrodzie.

Bogactwo Ogrodu Botanicznego

Zgodnie z koncepcją zagospodarowania ogrodu obok zbiorowisk roślinnych Polski przedstawione są rośliny pochodzące z odległych zakątków świata, m. in z terenów Ameryki Północnej, Azji i Europy. Na terenie ogrodu możemy zobaczyć charakterystyczne dla Ameryki Północnej lasy dębowo – tulipanowcowe jak również kolekcję roślin pochodzących z terenów azjatyckich lasów liściastych i mieszanych m.in. kasztan jadalny oraz leszczynę południową.
W północnej części Ogrodu Botanicznego urządzono ogród agrobotaniczny, na terenie którego prezentowane są stare i współczesne drzewa owocowe. Rosną tu odmiany jabłoni, gruszy, wiśni, czereśni, śliw, leszczyn. Przy współpracy ze szkołami ogrodniczymi utworzono przykładowe ogrody wiejskie, ogrody ziołowe przyciągające zapachem mięty, estragonu, szałwii lekarskiej, bazylii i rumianku. Ogród roślin iglastych zajmuje zbocza doliny nieopodal Strugi Myślęcińskiej. Jest to kompozycja drzew i krzewów, m.in. jodeł, świerków, jałowców, cyprysików, daglezji, mikrobiot, miłorzębi oraz żywotników.
W roku 1994  rozpoczęto budowę Ogrodu Roślin Górskich. Alpinarium wprowadza zwiedzających w świat gór wapiennych i gór wysokich z charakterystycznymi gatunkami  roślin dla tych zbiorowisk. Na półkach skalnych w części wapiennej rosną m.in. skalnice, rozchodniki, goździk alpejski i dębik ośmiopłatkowy. Zaś pomiędzy skałami dostrzec możemy szarotkę alpejską. Zbocza porasta jodła pospolita, jałowiec sabiński i porzeczka alpejska. Z Alpinarium możliwe jest przejście na Górę Myślęcińską, skąd rozpościera się szeroka panorama Bydgoszczy.

Ogród Botaniczny – skarbnicą wiedzy

Jednym z działań związanych z rozbudową ogrodu, było utworzenie w 1999 roku ścieżki botanicznej dla osób niewidomych i słabowidzących, gdzie wzdłuż 300 – metrowej balustrady wytyczającej ścieżkę zwiedzania rozmieszczono 170 roślin. Każda z nich oparzona jest tabliczką w języku polskim i Braille’a. Korzystające z niej osoby przy pomocy zmysłu zapachu i dotyku mają możliwość poznania świata roślin.
Na terenie ogrodu regularnie prowadzone są zajęcia dydaktyczne dla dzieci i młodzieży. Dużym zainteresowaniem cieszą się zajęcia tematyczne prowadzone w pasiece przez doświadczonego pszczelarza. Zajęcia te pogłębiają wiedzę ekologiczną, ogrodniczą i botaniczną. Z ogrodu w celach dydaktycznych korzystają także studenci bydgoskich uczelni oraz uczniowie szkół zawodowych, poprzez realizację praktycznej nauki zawodu. Studenci na terenie ogrodu przeprowadzają badania, obserwacje które opracowują i publikują w formie prac naukowych. Na terenie obiektu przygotowane są ekspozycje tematyczne, m.in.: Ogród kwitnącej wiśni i jabłoni, Rośliny Pomorza i Kujaw, Ogród Wiosenny, Ogród Motyli.

Ogród Botaniczny stał się niewątpliwie jednym z wyróżniających się miejsc na mapie Bydgoszczy. Bogactwo terenu charakteryzuje się zróżnicowaniem roślinności tworzącej różne typy siedliskowego lasu, łąki oraz zbiorników z roślinnością wodną. Obiekt bezpłatnie udostępniony jest dla odwiedzających przez cały rok od godz. 9.00 do zmierzchu. Wejścia do ogrodu znajdują się przy ul. Konnej i ul. Jeździeckiej.