Tên ban đầu của nó là "Vườn thực nghiệm và Bách thảo" tại Singapore, được thành lập vào năm 1822 bởi Stamford Raffles (người đã thành lập ra Singapore hiện đại) trên khu vực Đồi Canning. Nhiệm vụ chính của khu vườn này là để đánh giá việc canh tác các loại cây trồng có tầm quan trọng và tiềm năng kinh tế bao gồm các loại trái cây, rau, gia vị và nguyên liệu khác. Tuy nhiên, khu vườn đầu tiên này đã đóng cửa vào năm 1829.

Mãi cho đến 30 năm sau đó, vườn bách thảo Singapore như hiện tại mới bắt đầu hình thành khi vào năm 1859, Hiệp hội Làm vườn Agri đã được chính quyền thực dân cấp 32 ha đất ở Tanglin, trong đó là một phần đất của thương gia Hoo Ah Kay (được gọi là Whampoa) để đổi lấy đất ở Boat Quay.

Lawrence Niven đã được thuê làm giám đốc đồng thời cũng là người thiết kế cảnh quan để biến những gì lúc bấy giờ là rừng nguyên sinh và đồn điền um tùm thành một công viên công cộng. Việc bố trí khu vườn như ngày nay phần lớn dựa trên thiết kế của Niven. Tuy nhiên, do kinh phí của Hội không đủ nên vào năm 1874, chính quyền thực dân đã tiếp quản khu vườn.

Cao su là giống cây trồng đầu tiên được trồng ở đây, khi được đem tới từ khu vườn Kew vào năm 1877. Nhà tự nhiên học Henry Nicholas Ridley, một trong những người đi đầu về trồng cao su đã trở thành giám đốc của khu vườn vào năm 1888. Thành công trong thí nghiệm của ông với cây cao su, Ridley thuyết phục người trồng qua Malaya để áp dụng phương pháp của mình. Kết quả thật đáng kinh ngạc, Malaya sau đó đã trở thành nhà sản xuất và xuất khẩu cao su tự nhiên số một thế giới.[7]

Một số thành công khác bao gồm việc tiên phong lai giống Lan của Giáo sư Eric Holttum, giám đốc vườn từ 1925 đến 1949. Kỹ thuật của ông đã đưa Singapore trở thành một trong những trung tâm hàng đầu thế giới về trồng lan cho thương mại. Ngày nay, nó cũng là nơi có bộ sưu tập lớn nhất các loài thực vật nhiệt đới.

Trong khoảng thời gian Nhật chiếm đóng Singapore từ năm 1942-1945, Hidezo Tanakadate (田中館秀三), một giáo sư về địa chất tới từ Đại học Hoàng gia Tohoku đã qua để giám sát Vườn bách thảo Singapore và Bảo tàng Raffles. Ông là người đảm bảo rằng sẽ không có cướp bóc xảy ra trong tại Khu vườn và Bảo tàng. Cả hai tiếp tục hoạt động như các tổ chức khoa học. Holttum và Edred John Henry đã được thực tập trong vườn và hướng dẫn để tiếp tục công việc nghiên cứu của họ. Vườn cũng đã được đổi tên thành Vườn thực vật Chiêu Nam (昭南植物園). Cuối năm đó, Tiến sĩ Kwan Koriba (郡場寛), một giáo sư thực vật học đã nghỉ hưu tới từ Đại học Hoàng gia Kyoto trở thành Giám đốc của vườn cho đến khi kết thúc chiến tranh.

Sau chiến tranh, khu vườn được trao lại quyền kiểm soát cho người Anh. Khu vườn đã đóng một vai trò quan trọng trong quá trình chiến dịch "làm xanh Singapore" và "Garden City" trong những năm đầu mới độc lập.