In den Jahren 1715 bis 1725 entstand am „Schloss Clemensruh“ ein barocker Park im französischen Stil mit exotischen Bäumen und Sträuchern. Die Botanischen Gärten basieren in ihrer Struktur auf diesem kurfürstlichen Barockgarten.

Ähnlich wie bei der Residenz planten die Kurfürsten, die Landschaft der Umgebung in die Sichtachsen einzubeziehen, doch weitreichende Pläne von Joseph Clemens, die vorsahen ein System von Alleen und Blickachsen zu erschaffen, die bis nach Brühl und in den Kottenforst reichen, wurde nicht realisiert. Im Jahre 1818 - mit der Gründung der Universität – wurden die heutigen Botanischen Gärten angelegt. Der barocke Garten wurde 1819 in einen englischen Landschaftsgarten umgewandelt, lediglich einige Rotbuchen stammen noch aus kurfürstlicher Zeit.

Heute dienen die Botanischen Gärten in erster Linie Forschung und Lehre. Rund 11.000 Pflanzenarten werden hier kultiviert. Das Freiland besteht aus einem parkartigen Arboretum (Baumsammlung) und den Beeten der unterschiedlichen Lehrabteilungen. Die neun Schaugewächshäuser zeigen rund 4.500 Arten: Tropenpflanzen, Farne, Mangroven, Seerosen, Kakteen und Orchideen aus aller Welt leben hier in natürlichen Lebensgemeinschaften. Zusätzlich gibt es vier kleinere Kultur- und Schauhäuser.