Situato accanto a villa Giulia, e a questa innestato progettualmente, fu fondato nel 1789. Il monumentale edificio centrale, con pronai neoclassici sulle due opposte facciate, denominato Gymnasium, ospita l'antica scuola Botanica e un affresco nella cupola raffigurante la dea Flora di Giuseppe Velasquez. Così come il Gymnasium, anche gli edifici laterali (Calidarium e Tepidarium) sono dell'architetto francese Léon Duforny (1789); dal Gymnasium si diparte un viale che conduce alla bella vasca delle Ninfe con piante di bambù. Il nucleo originario del complesso è rappresentato dal giardino botanico linneano, a pianta rettangolare suddiviso in quattro quartini da due viali a croce. L'interesse principale è nel giardino, grande circa 10 ettari, la cui ricchezza e abbondanza di specie (circa 10.000) lo pongono in primo piano fra i giardini botanici in Europa.