Si ritiene necessario premettere una breve storia della nascita dell'Orto come luogo di raccolta e di ostensione di collezioni vive, per meglio valutare il suo evolversi nel tempo, con periodi di buio e di splendore, fino ai giorni nostri.

L'Orto Botanico, situato nel luogo denominato "Valentino", oggi nel Parco naturale del Po, é parte integrante del Dipartimento di Biologia Vegetale. Le "tracce"di un Orto Botanico universitario in Piemonte, con collezioni di piante vive, risalgono al 1560 quando, presso lo Studio di Mondovì, per volere del Duca Emanuele Filiberto era stata istituita una "Lettura dei semplici", trasferita poi a Torino con l'Università nel 1566 e progressivamente diminuita di importanza con il decadere dello Studio torinese a causa delle continue guerre e del progressivo impoverimento della corte. L'istituzione del nuovo Orto Regio prende le mosse dalla riorganizzazione dello "Studio di Torino" voluta da Vittorio Amedeo II negli anni immediatamente successivi al trattato di Utrecht (1713). Nell'ambito di un ambizioso progetto di riorganizzazione dell'Università, l'antica "Lettura dei semplici" viene sostituita con la nuova "Cattedra Ordinaria di "Bottanica" presso la Facoltà di Medicina ed a tenere l'insegnamento è chiamato il medico Giovanni Battista Caccia. A lui viene anche affidata, secondo le Regie Costituzioni per l'Università, la vigilanza sull'istituendo Orto Botanico. Il 1729 , anno di istituzione della Cattedra, si può ritenere la data in cui l'Orto è diventato giuridicamente parte dell'Università di Torino.

La botanica, disciplina allora prevalentemente di "servizio", era volta soprattutto allo studio delle proprietà terapeutiche dei semplici, utilizzati per la preparazione di farmaci. Già nel '700 tuttavia il medico-naturalista oltre alla loro coltivazione ed ostensione, iniziava a studiare criticamente l'utilizzazione delle specie, avviando una sorta di revisione farmacologica, per ridurre usi impropri e allontanare superstizioni. Nell'Orto di Torino, accanto a questi studi tradizionali, iniziarono ben presto quelli floristici, legati all'indagine sulle specie spontanee del territorio e su altre, esotiche, che potevano essere introdotte ed acclimatate con successo a scopo medicinale, alimentare, ornamentale.

L'Orto acquista quindi con questo nuovo tipo di collezioni vive un'impostazione più moderna quale luogo di raccolta, di coltura, di didattica e di ricerca e la botanica diventa via via scienza autonoma, sempre meno asservita alla medicina.
L'area destinata all'Orto era inizialmente di circa 7000 metri quadrati, e corrispondeva a quella prevista come giardino dell'ala Nord del Castello; consisteva in un giardino separato in due settori rettangolari, ciascuno con una vasca centrale, ideale punto di convergenza di aiuole con le collezioni di specie erbacee e di stradini, impostati secondo una scansione geometrica.
Nella seconda metà del XVIII secolo gli studiosi dell'Orto, fra cui il secondo Direttore Vitaliano Donati, compirono numerose esporazioni floristiche, sia in territorio piemontese sia all'estero, iniziando il filone d'indagine che è a tutt'oggi uno dei temi di ricerca seguito nel Dipartimento. Donati fu anche uno studioso di reperti archeologici e le prime raccolte del Museo Egizio di Torino sono legate proprio alle sue missioni.
 

Il successivo Direttore, Carlo Allioni, medico, fu uno dei più insigni botanici del secolo, autore della "Flora Pedemontana" nella quale sono elencate e descritte le specie individuate in più di vent'anni di esplorazione sul territorio. L'opera è altamente innovativa soprattutto per la presenza di numerose osservazioni sull'ecologia e sulla distribuzione delle varie entità che venivano inoltre raccolte e poste in coltura nell'Orto. In tal modo le collezioni vive si arricchiscono fino a raggiungere circa 4500 specie, parte delle quali erano anche conservate dopo essicazione, dando così l'avvio di exsiccata che costituiscono un importante nucleo dell'attuale Erbario Le entità coltivate erano inoltre fatte rappresentare mediante disegni eseguiti, sotto costante controllo del Botanico, da pittori specializzati che, al grande rigore scientifico, riuscivano ad unirne uno artistico altrettanto elevato. Le tavole della "Flora Pedemontana" e dell'"Iconographya Taurinensis", iniziata quest'ultima con la fondazione dell'Orto sotto la direzione di G.B.Caccia e proseguita sino al 1868, rappresentano un patrimonio inestimabile e documentano il costante rapporto fra l'Orto Botanico, inteso come Museo vivente, e la ricerca scientifica. Altri illustri Direttori come C.L. Bellardi, G.P. Dana continuarono la tradizione di erborizzazioni e di coltura nell'Orto.

 
 
Nel 1796 l'area iniziale fu ampliata per volontà di Vittorio Amedeo III e la nuova superficie venne utilizzata alcuni anni dopo con la costruzione nel giardino di una terza vasca che comportò la nuova impostazione delle aiuole, che è rimasta sostanzialmente inalterata sino ai giorni nostri. Nella prima metà dell'ottocento il giardino viene arricchito con l'impianto di un viale centrale, che rispondeva al gusto scenografico dell'epoca. Alcuni esemplari arborei piantati in quel periodo prosperano ancora oggi (ad esempio Tilia tomentosa e Liriodendron tulipifera) mentre altri sono ormai perduti, come lo splendido esemplare di Zelkova crenata , colpito da Graphium ulmi ed abbattuto nel 1985.
 
Sotto la direzione di Giovanni Battista Balbis e Carlo Matteo Capelli continua l'assidua opera di incremento delle collezioni che con Giuseppe Giacinto Moris (1831-1869) culmina con una ristrutturazione generale sia del settore giardino, con l'allestimento di due serre calde seminterrate, di cassoni di pietra per l'acclimatazione di specie alpine, di una grande arancera contro il muro perimetrale sul lato Ovest, sia del settore Nord, sino ad allora incolto, dove fu allestito un arboreto, impostato secondo i canoni estetici dell'epoca che prediligevano gli effetti paesaggistici del bosco-parco all'inglese.Non fu tuttavia trascurato nell'impianto l'aspetto scientifico, poiché la disposizione delle essenze arboree seguiva il metodo naturale di De Candolle.
Le specie coltivate arrivarono con Moris a 12000 e questo fu il periodo di massimo splendore per le collezioni vive.
I successivi Direttori fra cui Giovanni Battista Delponte e Giovanni Arcangeli continuarono la tradizione ma, con il mutare dell'indirizzo degli studi botanici, l'Orto andò via via perdendo spazi e mezzi, a vantaggio dell'allestimento di nuovi laboratori ed aule. Già dal 1881 sotto la direzione di Giuseppe Gibelli , che pure fu instancabile nell'acquisire nuovi materiali per l'Erbario e nell'arricchire le collezioni, la costruzione dell'aula magna, di laboratori e di un locale più ampio per l'Erbario portarono allo smantellamento delle serre nella parte centrale dell'edificio con grave pregiudizio per molte collezioni.
Nel 1929 altre riduzioni furono imposte per la costruzione nell'ala Est di aule destinate all'insegnamento della Botanica Farmaceutica e per creare uno spazio idoneo alla Biblioteca.

Danni ingenti furono causati all'intera struttura durante la seconda guerra mondiale, con la distruzione di alcune delle serre ancora attive e con la conseguente scomparsa di preziose colture fra cui numerose Cicadaceae. E' storia di oggi l'ulteriore smantellamento delle serre dell'intera ala Ovest per la costruzione dell'Istituto di Botanica Speciale Veterinaria e di aule per esercitazioni. Negli ultimi anni alcune serre, indispensabili non solo per le piante tropicali ma anche per riparare specie nostrane durante il periodo invernale, sono state ricostruite, anche se gli spazi recuperati sono decisamente inferiori al fabbisogno. In questo periodo di "silenzio" per l'Orto e le sue tradizioni, va ricordato l'allestimento nel settore del giardino, di un piccolo Alpineto, voluto nel 1962-63 dal Prof. Bruno Peyronel : in piccole nicchie, fessure e colaticci si sono ricreati microambienti adatti alla coltura di specie dell'orizzonte alpino.

Oggi le specie ospitate nei vari settori dell'Orto sono circa 4000. 

Il progetto che vede in questi ultimi anni la ristrutturazione dell'Orto di Torino segue alcune delle linee programmatiche indicate per i moderni Orti Botanici italiani e stranieri, sempre tenendo conto degli eventi storici, culturali ed anche politici ed economici che hanno caratterizzato la sua storia .