21 января 1945 года к 220-летию Академии наук СССР Совет народных комиссаров принял постановление об организации в Москве Ботанического сада.
В мае этого же года под реализацию проекта была выделена территория площадью 361,35 гектар Останкинского лесопаркового массива, примыкающая к территории Всесоюзной селькохозяйственной выставки и Парка культуры и отдыха им. Ф.Э. Дзержинского. Основателем и первым директором Главного ботанического сада на протяжении тридцати пяти лет был академик Николай Васильевич Цицин.
Главный ботанический сад расположен на месте уникальных лесных природных массивов Москвы. Благодаря научной деятельности работников сада сохранились фрагменты Ерденьевской рощи в составе Останкинской дубравы и Леоновский лес.
Эти территории впервые упоминаются в хрониках 1584 года. Принадлежали они князьям Черкасским. В охотничьих угодьях которых любил охотиться ещё Алексей Михайлович (отец Петра I). Затем эти земли перешли во владение Шереметевых, получивших «сельцо Осташково» с усадьбой в качестве приданого Варвары Черкасской, вышедшей замуж за Петра Борисовича Шереметева. Граф Николай Шереметев, владелец «Останкино», превратил ближайшую к имению часть рощи в Английский парк. Для чего был нанят садовник-англичанин, который стремился достичь естественного характера пейзажа. На территории парка были выкопаны 5 искусственных прудов, которые питались водой речки Каменки, одного из притоков Яузы. Основными древесными породами парка были дуб, липа и клён. А из кустарников преобладали лещина, жимолость и калина.
Задолго до официальной даты основания существовала программа создания Ботанического сада. Об этом свидетельствуют эскизные проекты 1940 и 1945 годов, разработанные архитектором И.М. Петровым под руководством академиков Н.В. Цицина и А.В. Щусева.
Решениями Моссовета и постановлениями Президиума Академии наук СССР в период с 1945 по 1969 год Главному ботаническому саду были переданы земли, на которых в настоящее время размещены основные ландшафтные и ботанические экспозиции.
2 декабря 1991 года Главному ботаническому саду Академии Наук присвоено имя академика Н.В. Цицина, ученого-ботаника, академика, основателя и директора этого научного учреждения на протяжении более 35 первых лет его существования. В 2014 году территория Ботанического сада включена в состав ВДНХ.
Живые коллекции Сада насчитывают более 8200 видов и 8100 форм и сортов растений, и на их основе, с использованием современных приёмов ландшафтной архитектуры, созданы ботанические экспозиции растений: природной флоры России, бывшего СССР, дендрарий, экспозиция тропических и субтропических растений, цветочно-декоративных и культурных растений.
По сей день Главный ботанический сад им. Н.В. Цицина Российской академии наук остается одним из виднейших ботанических садов Европы