Eesti looduslikke taimeliike hakati botaanikaias kasvatama 19. sajandi alguses direktor Gottfried Albert Germanni algatusel, kes pidas oluliseks ka kohaliku floora tutvustamist. Eraldi Eesti taimede osakond rajati aga 1920. aastate alguses (1919–1923) professori Teodor (Fjodor) Bucholtzi juhtimisel. Kollektsiooni uuendati aastatel 2015–2018 ja valmis Eesti Vabariigi 100. aastapäevaks.
Eesti looduslike taimede osakond ulatub tänavaäärsest müürist kuni palmihoone otsani. Osakonna 1200 ruutmeetril on taimed istutatud vabakujulistele ääristatud peenardele vastavalt looduslikele kasvukohtadele, mis jäljendavad meie mererannikut, raba, loopealset ning mitmesuguseid metsa- ja niidutüüpe. Iga külastaja saab lähemalt tutvuda erinevate eriilmeliste kasvukohtadega, millel on oma tunnusliigid, mis taimede nimesiltidel on märgistatud tähisega T.
Samuti kasvab Eesti looduslike taimede osakonnas üle 100 Eesti looduskaitsealuse taimeliigi. Eesti kohalikeks liikideks loetakse enne 18. sajandi keskpaika meie alale jõudnud liike, mida on hinnanguliselt 1400 ning millest ülikooli botaanikaaias on esindatud umbes pool (700), sealhulgas looduskaitsealustest (tähisega LK) taimedest 110 liiki.
Looduses võib igal aastal märgata muutusi taimede kooslustes, nii on ka Eesti looduslike taimede osakonnas iga aasta ja ka aastaaeg aastati erinev – muutuv on juba tuttavate liikide arvukus ja nende õitekirevus.