悉尼皇家植物园面积30公顷，于1816年在当时总督Macquarie主持下建立，紧邻悉尼歌剧院和中心商务区。第一任主管是Charles Fraser，直到1847年才任命John Carne Bidwill为第一任园长。Charles Moore于1848年接任，并一直担任了48年园长，期间他对植物园土壤进行了大规模的改良，并解决了用水和资金短缺等重大问题，为植物园的发展作出了不可磨灭的贡献。受第一次世界大战的影响植物园也经历了一段萧条时期，直到1959年授予了“皇家”称号后才逐步复苏。尤其是1986年Carrick Chambers教授成为第九任园长后，植物园建设取得广泛支持，卫星园Mount Tomah植物园和Mount Annan植物园分别于1987年和1988年开放，展览温室（Tropical Centre）1990年建成。在他担任园长的十年期间，建成园区还有1988年开放的月季园、1993年开放的蕨类植物区（The Fernery）和1994年开放的草本植物园。之后1997年建成的东方花园（Oriental Garden）和1998年珍稀濒危植物区进一步丰富了植物园的观赏内容，每年吸引了300多万游客来参观。

　　当地适宜的气候条件非常有利于植物园的植物收集。植物园收集展示了热带和亚热带植物7000多种，其中不少是殖民地时期从国外引进的，如柑橘，有些是在国内和太平洋地区考察引进的，有的甚至是植物园前身第一农场时期通过种子交换而来。植物标牌提供植物收集的历史信息，特色的园区更是植物园历史的写照。

　　宫廷花园(The Palace Garden)该址原是一幢大型的维多利亚式花园宫殿（The Garden Palace），它是悉尼举办的1879～1880年国际博览会的场馆，1882年烧毁后，地块成为植物园的一部分。该园最具特色的是纪念喷泉和下沉式花园，前者是为纪念菲力浦总督而立，后者建于1938年，是为纪念欧洲殖民地一百五十周年，中央是座花园宫殿幸存下来的雕像，周边花床种植了各种草花。

　　棕榈园（The Palm Grove） 建于1851年，是植物园最具特色和历史最长的园区之一。收集展示了140多种棕榈科植物，有澳大利亚最常见的澳洲蒲葵（Livistona australis），其嫩梢可以食用，叶片可制作草帽。种植区用君子兰镶边，春季是最佳观赏季节。 此外，还可欣赏到一些参天古树，它们是19世纪20年代和50年代植物学家野外收集的种子开始培育长大的。1853年种植的昆士兰贝壳杉（Agathis robusta）是植物园中最高大的一棵植物，其他古树有茶、锡兰肉桂等。

　蕨类植物区（The Fernery） 紧邻棕榈园，原来是总督的家庭花园，原产澳大利亚和世界各地的热带、亚热带和温带的蕨类植物被艺术而便于教育宣传地布置。近来改造的精美钢结构遮荫系统更为生长提供了良好的条件。

　　第一农场（First Farm） 这一区域曾栽培了殖民地时期第一批作物。现划为14块平行的种植床，部分仍是展示当时农场的风格，部分种植了按科布置的植物，杜鹃和秋海棠也收集在这儿。

　　低地园（The Lower Garden） 是19世纪农场海湾（Farm Cove）填海拓地的区域，通过在园区小溪流拦坝形成了一系列的跌水和湖面，湖畔种植了墨西哥落羽杉和榕树等。

　　展览温室（Tropical Centre）由两座非常现代的建筑组成，塔形建筑展示澳大利亚热带植物，弧形建筑收集了澳大利亚以外的热带植物。

　　南威尔士国家标本馆是澳大利亚两大标本馆之一，以收集澳大利亚植物为主，已有约100万份标本，包括1770年Joseph Banks收集的一些标本。