中国科学院华南植物园前身为国立中山大学农林植物研究所，由著名植物学家陈焕镛院士创建于1929年，1954年改隶中国科学院并易名中国科学院华南植物研究所，1956年建立华南植物园和鼎湖山国家级自然保护区，2003年更名为中国科学院华南植物园。2022年5月30日，国务院批复同意在广东省广州市设立华南国家植物园，由国家林业和草原局、住房城乡建设部、中国科学院、广东省和广州市人民政府合作共建；同年7月11日，华南国家植物园揭牌。
全园由三个园区组成。一是位于广东省广州市的科学研究园区，占地36.8公顷，拥有植物科学、生态与环境科学、农业与生物技术三个研究中心，以及馆藏标本125万余份的植物标本馆、图书馆、《热带亚热带植物学报》以及Biological Diversity期刊编辑部、信息中心、实验室资质认定（CMA）及中国合格评定国家认可委员会（CNAS）双资质认证的公共实验室等支撑系统。二是紧邻科学研究园区的植物迁地保护园区，占地282.5公顷，建有展览温室群景区、龙洞琪林景区、珍稀濒危植物繁育中心，以及木兰园、棕榈园、姜园等39个专类园，截至2024年底迁地保育植物20379种（含种下分类单元）。三是位于广东省肇庆市的鼎湖山国家级自然保护区暨树木园，占地面积约1133公顷，是我国第一个自然保护区，也是我国首批联合国教科文组织世界生物圈保护区，2013年成为中国科学院与国家环保部共建的国家级自然保护区，2020年鼎湖山作为肇庆星湖风景名胜区的重要组成部分被确定为国家AAAAA级旅游景区，就地保护野生高等植物1948种，森林覆盖率高达98%，被誉为“北回归沙漠带上的绿色明珠”。
华南植物园联合建设有植物多样性与特色经济作物全国重点实验室（2024年底获批）；拥有鼎湖山站和鹤山站2个国家野外科学观测研究站/CERN站（其中鼎湖山站2023年入选首批国家生态质量综合监测站）、小良站1个中国科学院定位研究站/广东省定位观测研究站，另有1个广东省海岛生态定位观测研究站；拥有华南植物迁地保护与利用国家林业和草原局重点实验室，应用植物学、数字植物园2个广东省重点实验室，中国科学院海岛与海岸带生态修复工程实验室，广东省特色植物资源开发工程技术研究中心，以及广东省种质资源库、华南植物鉴定中心等科研平台；是国际植物园保护联盟（BGCI）中国项目办公室、国际植物园协会（IABG）秘书处、世界木兰中心、广东省植物学会、广东省植物生理学会所在单位。2023年入选广东省直机关文明单位。
1954年隶属中国科学院以来（截至2024年底），华南植物园编撰出版了《中国植物志》和《中国植被》（主要编写单位）《广州植物志》《广东植物志》《广东植被》《热带亚热带退化生态系统植被恢复生态学研究》《恢复生态学导论》《中国景观植物》《中国迁地栽培植物志》等专著530多部（卷、册）；发表SCI收录论文6400多篇，包括在Nature和Science等国际著名杂志上以第一单位发表论文；获各类科技成果奖励340多项次，包括国家自然科学一等奖、国家科技发明一等奖、国家自然科学二等奖、国家科技进步二等奖等，研究成果于2000年和2006年两次荣获“中国基础研究十大新闻”；授权专利580多件，软件著作权70件；1988年以来获品种权/审定/国际登录的新品种370多个。
截至2024年底，全园在册职工400人（其中64人具正高级职称，92人具副高级职称），在站博士后106人，在学研究生453人（其中硕士生302人、博士生151人）。其中，国家“百千万人才工程”入选者3人，国家杰出青年科学基金、国家优秀青年科学基金（含海外）获得者8人，中国科学院青年创新促进会优秀会员9人。
华南植物园是国务院学位委员会批准的首批硕士学位培养单位之一，现设有博士学位培养点5个（植物学、生物化学与分子生物学、遗传学、生态学、园艺学）和硕士学位培养点9个（植物学、生物化学与分子生物学、遗传学、生态学、园艺学、园林植物与观赏园艺、野生动植物保护与利用、生物与医药、资源与环境），并设有2个一级学科（生物学、生态学）博士后流动站；负责中国科学院大学现代农业科学学院（广州）及园艺学和林学学科建设；9篇学位论文先后获评全国或中国科学院优秀博士学位论文。
华南植物园在规划和发展过程中，确立了“科学内涵、艺术外貌、文化底蕴”的建园理念和“山清水秀、鸟语花香、峰回路转”的岭南园林风格。遵循中国传统园林“师法自然”的美学思想，建成了以龙洞琪林为代表的自然式园林基本格局，开拓了以凤梨园和兰园为代表的新岭南园林特色以及温室群景区为代表的栖息地造园风格，是国家AAAA级旅游景区，2023-2024年连续2年每年入园游客数超过240万人次。
华南植物园历来重视科普教育理论和方法研究，注重知识传播与公众科学教育，1997年与广东省科协共建全国第一个科普教育基地“广东省植物学科学普及基地”，开创了科普教育基地建设的先河，后在全国推广；2002年建成大陆地区第一条自然教育径“蒲岗自然教育径”；迄今建成有全国科普教育基地、全国科学家精神教育基地、全国中小学生研学实践教育基地、国家科研科普基地、国家林草科普基地等39个科普基地（截至2024年底）。常年开设琪林科学讲坛、高端科学资源科普课程，以及博物四季、自然课堂、押花艺术、自然观察、植物科学、自然笔记等6大系列科普教育课程，常年举办各类教育培训、大型科普活动与主题花展。先后荣获全国科普工作先进集体、全国科普日活动先进单位、中国科学院科学传播先进单位等称号，2019年和2022年先后两次被评为“中国最佳植物园”。鼎湖山国家级自然保护区建有“看见鼎湖山”主题展览室、自然教育探索径及自然教育体验径等科教设施，开设自然森林、小小公民科学家等探究式自然教育课程，2024年入园游客数突破270万人次。
华南植物园“十四五”期间的使命定位：立足华南，致力于全球热带亚热带地区的植物保育、科学研究和知识传播，在植物学、生态学、农业科学、植物资源保护与利用关键技术等方面建成国际高水平研究机构，引领和带动国家植物园体系建设与世界植物园发展，为绿色发展提供科技支撑。