Areál botanické zahrady se rozkládá v Trojské kotlině na rozloze cca 70 ha ve značně členitém terénu v nadmořské výšce od 179 do 276 m. V roce 1968 byl schválen záměr vytvořit v tomto prostoru botanickou zahradu. Řešení zahrady bylo relizováno podle vítězného projektu ak. archiktetů Josefa Hrůzy a Jiřího Navrátila a ing. J. Jagera. Vzhledem k rozsáhlosti plochy je budování zahrady dlouhodobou záležitostí. Zahrada nebyla běžně přístupná až do roku 1992, kdy byla otevřena úvodní expozice na ploše 3 ha. Je upravena jako park s kolekcemi drobných cibulovin, trvalek, letniček a léčivých, vřesovištních, suchomilných a vlhkomilných rostlin, se skalničkovým skleníkem a oddělením dendrologie s domácími i cizokrajnými zakrslými jehličnany. Dnešní prostor přístupný v sezoně má 4 ha a lze v něm shlédnout kromě úvodní expozice i japonskou zahradu s původními druhy japonských rostlin, geografickou expozici rostlin Turecka a Středomoří a pod ní sbírku kosatců. V zahradě jsou k vidění unikátní květinové sluneční hodiny
V zahradě byl vybudován nový tropický skleník Fata Morgana. Jeho výstavba byla dokončena v létě 2003. Pro veřejnost byl otevřen 12. 6. 2004. Jeho délka je 130 metrů, šířka 13 metrů, pokrývá plochu téměř 2200 metrů čtverečních a je rozdělen na 3 části:
- sukulenty, středoamerická savana, polopoušť Madagaskaru a Jižní Afriky
- tropické deštné pralesy (zde je sedmimetrový vodopád)
- uměle chlazený skleník — prostředí And a Kapska, Tasmánie, Nového Zélandu
Postupně jsou vytvářeny další nové expozice. Zahrada slouží jednak jako zdroj poznání veřejnosti, jednak jako vědecké pracoviště, které řeší problematiku ochrany přirozených stanovišť některých druhů rostlin a které podchycuje a udržuje rozmanitost rostlinných druhů a odrůd. Tím, že v zahradě jsou na cca 12 ha zachována chráněná území charakteru rezervací (Salabka, Haltýř, Pustá vinice, Podhoří a Velká skála), jsou dány pro tuto práci vhodné podmínky. Zahrada spravuje také vinici sv. Kláry — Salabka a drahaňský přírodní park.
Areál venkovních expozic a areál u skleníku Fata Morgana je od 3. 3. 2023 poprvé v historii propojen lávkou. Do té doby byla zahrada rozdělena úvozovou cestou spojující Troju se Sídlištěm Bohnice.