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，国务院批复同意依托中国科学院华南植物园设立华南国家植物园。
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118万余份的植物标本馆、图书馆、《热带亚热带植物学报》编辑部、信息中心、CMA及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、珍稀植物繁育中心，以及木兰园、棕榈园、姜园等38个专类园区，迁地保育植物17502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，1980年获批成为我国首批联合国教科文组织世界生物圈保护区，被誉为北回归线上的绿色明珠；2013年成为中国科学院与国家环保部共建国家级自然保护区，2020年鼎湖山保护区作为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；共有高等植物2291种，其中就地保护的野生高等植物1778种、引种栽培植物513种。
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，拥有2个国家野外科学观测研究站/CERN站（鼎湖山站、鹤山站）、1个中科院定位研究站/广东省定位观测研究站（小良站）、1个广东省定位观测研究站、3个中科院重点实验室（植物资源保护与可持续利用、退化生态系统植被恢复与管理、华南农业植物分子分析与遗传改良）、1个中科院工程实验室（海岛与海岸带生态修复）、2个广东省重点实验室（数字植物园、应用植物学）、1个广东省工程技术研究中心（特色植物资源开发），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。
1954年隶属中科院以来（截至2022年底数据），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》《中国景观植物》《中国迁地栽培植物志》等专著500部（卷、册）；发表SCI收录论文5300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320多次，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460多件，软件著作权40多件；1988年以来获品种权/审定/国际登录的新品种260多个。
截止2022年12月底，全园在册职工412人（含项目聘用）（其中67人具正高级职称，97人具副高级职称），在站博士后82人，在学研究生461人（其中硕士生295人、博士生166人）；国家杰出青年科学基金、国家优秀青年科学基金获得者共6人；科技部创新人才推进计划“中青年科技创新领军人才”3人；国家高层次人才特支计划人才6人；中科院引才计划人才11人（另有自筹3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4个（植物学、生物化学与分子生物学、遗传学、生态学）和硕士学位培养点7个（植物学、生物化学与分子生物学、遗传学、生态学、园林植物与观赏园艺、野生动植物保护与利用、生物与医药专业学位），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、中国科学院优秀博士学位论文。
华南植物园在规划建设和发展过程中，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”的岭南园林建设目标。遵循中国传统园林“师法自然”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现代栖息地造园风格，是国家AAAA级旅游景区。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；建成“全国科普教育基地”“全国中小学生研学实践教育基地”“国家科研科普基地”等36个科普基地；2002年建成我国第一条自然教育径“蒲岗自然教育径”；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”6大系列科普教育课程，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、十佳广东省科普基地、广州市最受市民欢迎的科普基地、广州市爱国主义教育优秀基地等称号，2019年和2022年被评为中国最佳植物园。鼎湖山保护区建有“看见鼎湖山”主题展览室、自然教育径及黄花大苞姜3D模型等科教设施，开设“自然森林”和“小小公民科学家”等探究式自然教育课程。
华南植物园“十四五”使命定位是，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。