Идея создания Ботанического сада обычно приписывается Андреа Морони, который создал некоторые из самых важных общественных памятников в Падуе, такие как Базилика Санта Гистина в Прато Делла Валле, ратуша и университет в первой половине шестнадцатого столетия. Однако в действительности архитектором был Даниеле Барбаро, венецианский дворянин, который был образованным человеком и переводчиком труда De Vitruvius Architectura. Он следовал примеру средневекового Horti Conclusi (т.н. приложенные сады), используя за основу архитектурный образец - квадрат в пределах круга, разделенный на четыре части двумя лучами, ориентируемыми согласно сторонам света.

Ботанический сад был открыт в 1545 году, и использовался как участок с образовательной целью Университетом Падуи со следующего года. Современный вид основного дворца относится ко времени семнадцатого и восемнадцатого столетий. К концу шестнадцатого столетия сад был обогащен большим количеством фонтанов, воды в которые поставлялась по специальной системе, основу которой составляло гигантское гидрофорное колесо, чтобы гарантировать надлежащую ирригацию для всех секций сада. В 1704 году, четверо ворот было построено с огромными, украшенными укротерионами (своего рода украшения) в красном камне, растениями, сделанными из сварочного железа. Во время первой половины восемнадцатого столетия стена была украшена вдоль внешнего периметра балюстрадой, сделанной из истрийского камня, в которую были помещены вазы и "поясные" портреты важных людей. Статуя Феофрастия была поставлена около южной ворот, а статуя Соломона (созданная Антонио Бонацца) около восточных ворот, а также фонтаны четырех сезонов, которые были украшены портретами известных людей восемнадцатого столетия, сделанными из каррарского мрамора. В первой половине девятнадцатого столетия были построены оранжереи и ботанический театр, и поясные портреты выдающихся ботаников, таких как Карл Линней, были помещены в карниз. Одна из оранжерей все еще содержит эти исторические арки и маленькие чугунные колоны. В саду есть также трое солнечных часов: кубические, круглые и цилиндрические. На внутренней части четыре гласиса разделены на коллекции клумб. В центре водный бассейн для водяных растений, воды которого подпитываются непрерывным потоком горячей воды, которая прибывает из несущего воду пласта земли, расположенного на триста метров ниже уровня сада.