Заснована у 1985 році. Входить в систему наукових бібліотек НАН України. Фонди бібліотеки налічують 20 000 примірників. В зібранні представлена література з ботаніки, біології, акліматизації, інтродукції, фізіології рослин, охорони та збагачення рослинного світу, промислової ботаніки, геоботаніки, дендрології, паркознавства та квітникарства. Багато книг мають автографи колишніх власників, дарчі написи авторів, цікаві екслібриси та печатки. Читачами бібліотеки є не лише співробітники Ботанічного Саду, але й науковці інших ботанічних садів та природоохоронних установ, студенти, учні, садівники-аматори.
Бібліотека здійснює книгообмін з іншими ботанічними садами України. Влаштовуються тематичні виставки видань із власних фондів та виставки нових надходжень.
У складі фондів знаходяться особисті колекції книг вчених д.б.н., чл.-кор.НАНУ Ф.Л.Щепотьєва (генетика, дендрологія, лісівництво),заслуженого діяча науки, д.б.н. Д.М.Доброчаєвої, д.б.н. М.Л.Реви (ботаніка, озеленення міст), д.б.н. А.І.Кузьмичова (ботаніка), д.б.н. І.А.Добровольського (ботаніка), к.б.н. Федоровського В.Д (дендрологія).
Понад 50 томів є раритетними та цінними виданнями 18 - початку 20 ст. Це енциклопедичні видання, ілюстровані атласи рослин, монографії, наукові вісники .Серед них Регель Є. «Содержание и воспитание растений в комнатах» в 2-х т (1890), Ванъ-Тигемъ «Общая ботаника» (1901), Вармингъ Є. «Ойкологическая география растений «(1901), издания Карла Риккера (1889-1990) .
Інтерес представляють багаторічні комплекти журналів „Український ботанічний журнал”, „Ботанический журнал”, „Цветоводство”.
Бібліотека має:
-каталоги: алфавітний, систематичний, видань 1800-1935р.
-картотеки: праць співробітників саду з 1985р, матеріалів за тематикою роботи відділів ботанічного саду, авторефератів, відбитків, періодичних видань.
Бібліотека знаходиться в адміністративному корпусі. Право користування абонементом з видачею книг додому надається працівникам КБС НАН України. Всі бажаючі можуть користуватися читальним залом .
Абонемент та читальний зал працюють з 13.00 до 16.30.
Санітарні дні – остання п’ятниця кожного місяця.
Вихідні – субота та неділя.