Le premier Jardin des Plantes de Toulouse fut créé en 1730 par la Société des sciences de Toulouse. Mais il ne se situait pas à son emplacement actuel, il était dans le quartier Saint-Sernin, non loin de la porte Matabiau.
La qualité du sol ne donnant pas satisfaction, la collection dut déplacée en 1756 vers la rue de la Sénéchaussée (rue des Fleurs de nos jours).
Ce jardin là n'était toutefois lui non plus pas dans un cadre idéal : trop petit, entouré de murs, etc. C'est en 1794 par la volonté de Philippe Picot de Lapeyrouse, naturaliste, que les Capitouls décrètent que le Jardin des Plantes sera situé dans une enceinte quasiment identique de celle qu'il occupe est de nos jours. Il reprend une partie de l'ancien enclos des Carmes déchaussés. Fort d'une collection de 1 300 espèces, locales ou en acclimatation, le Jardin des Plantes devient un grand Jardin Botanique mais aussi un lieu où les plus démunis pouvaient recueillir des plantes médicinales.
Par décret du 27 juillet 1808, Napoléon donne à la ville les terrains et les bâtiments du jardin (comprenant donc le cabinet d'histoire naturelle).
Pendant la bataille de Toulouse (10 avril 1814), le jardin est utilisé comme point d'artillerie depuis un de ses tertres.
En 1817 est crée une pièce d'eau, alimentée par le canal du Midi tout proche.
Puis le périmètre du Jardin est légèrement modifié : il est agrandi vers la Grande Allée (maintenant allée Frédéric-Mistral) mais perd de la surface vers l'allée Jules-Guesde lors de la construction de la Faculté de médecine (1885).
Le jardin sera transformé en pour la venue de l'exposition internationale de 1887 : il devient un jardin public.