Ботанический сад был заложен в 1797 году и назывался Веребьевским. Основателем сада можно считать Ивана Ивановича Веребьева, владевшего в Витебске участком земли в 143 квадрата сажени (примерно 0,06 гектар). На протяжении существования сада названия его не раз менялись, как и владельцы. В 1858 году здесь был построен ораториум. В 1919 году, по инициативе агронома Г.М.Садовского, на месте Веребьевского сада создается Школьный сад. Он предназначался для того, чтобы школьники и студенты изучали цветоводство, ботанику и садоводство на практике. Через год сад переименовали в Учебно-показательный сад «Губпрофобразования». В это время в ботанический сад была перенесена часть коллекции (около 200 видов растений) из Большелетчанского ботанического сада. В 1921 году сад передаётся Витебскому высшему сельскохозяйственному техникуму. В 1924 году техникум был преобразован в ветеринарный институт, но сад остался в его подчинении. К 1925 году сад занимал площадь более 3 гектаров. Было высажено около 500 плодовых деревьев местных видов растительности, около 60 видов южных растений, ягодные кусты. В саду была теплица, парники, огород и показательное поле. Была создана экспозиция из 972 (120 — лекарственных) видов травянистых растений. Сад по-прежнему являлся источником ботанических познаний для учащихся. За половину лета 1925 года сад посетило 158 экскурсий или около пяти тысяч человек. Самая северная плантация белой шелковицы в республике была заложена в ботаническом саду в 1926 году. В 1938—41 годах юннаты сада являлись участниками Всесоюзной сельскохозяйственной выставки. Годы Великой Отечественной войны не прошли в жизни Ботанического сада бесследно – он был практически полностью разрушен, а вся его территория представляла сплошные траншеи и воронки. После войны сад пришлось заново восстанавливать. Возрождение его началось в 1944 году. Ботанические сады Москвы, Киева и других городов помогли частично восстановить экспозиции систематики растений, выделили саженцы древесных растений. В 1948—1952 годах был заложен новый дендрарий. Витебский ботанический сад тогда находился в ведении Академии наук БССР. В 1954 году Ботанический сад стал агробиологической станцией Витебского пединститута имени С.Кирова. А спустя 25 лет (в 1979 году) агробиостанцию вновь преобразовали в Ботанический сад. В 1987 году дендрарий сада насчитывал 250 таксонов древесных растений, участок систематики — 220 таксонов травянистых растений, в закрытом грунте произрастало 159 таксонов декоративных цветочных растений. В питомнике проходили испытания около 300 видов новых растений. Сегодня Ботанический сад, площадью 7,6 гектар занимает особое место среди ряда красивейших парков Витебска. Во-первых, сад находится на живописном правом берегу реки Витьба. Во-вторых, здесь собрана одна из богатейших коллекций, где представлены удивительные растения не только из Беларуси, но и со всего мира.