Biblioteka stanowi wspólną jednostkę dla dwóch Instytutów: Instytutu Botaniki im. W. Szafera Polskiej Akademii Nauk i Instytutu Botaniki Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie.

Powstanie i początkowy rozwój Biblioteki są nierozerwalnie związane z historią i przemianami dwóch instytucji: Katedry Chemii i Historii Naturalnej oraz Ogrodu Botanicznego Uniwersytetu Jagiellońskiego. Pierwszy zanotowany w inwentarzu z roku 1794 zakup książek botanicznych można uważać za datę powstania Biblioteki. Z tego zakupu do dziś zachowane są w zbiorach starodruków Biblioteki Jagiellońskiej cztery tomy dzieła N. J. Jacquin'a "Icones Plantarum” 1781–1793. W połowie dziewiętnastego wieku, reskryptem Rektora Uniwersytetu, zgromadzone zbiory zostały oddane do Biblioteki Jagiellońskiej. Dopiero pod koniec XIX wieku zaczęła rozwijać się niezależna biblioteka przy Ogrodzie Botanicznym UJ, gdzie w pierwszym inwentarzu, przeprowadzonym w roku 1896 księgozbiór liczył ponad 500 voluminów. W następnym inwentarzu, w roku 1923, zanotowano już 3500 voluminów. Na te zbiory składały się, oprócz zakupów i prenumerat, otrzymywanych z księgarń z całej Europy, również dary od profesorów UJ, m.in. Mariana Raciborskiego, Józefa Rostafińskiego, Aleksandra Ślędzińskiego i innych. 

Po pierwszej wojnie światowej, od 1923 roku, w Bibliotece rozpoczęła pracę Jadwiga Dyakowska, późniejszy profesor UJ, która prowadziła Bibliotekę nieprzerwanie do przejścia na emeryturę w roku 1976. Już w latach dwudziestych zaczęła rozwijać się wymiana wydawnictw, która po dzień dzisiejszy pozostała głównym źródłem przychodów Biblioteki. Staraniom Jadwigi Dyakowskiej Biblioteka zawdzięcza przetrwanie okresu okupacji hitlerowskiej, a nawet wzbogacenie księgozbioru o około 500 egzemplarzy. 

Po II wojnie światowej przyrost zbiorów był niewielki. Dopiero w 1953 roku powstanie Zakładu Botaniki PAN i połączenie jego zbiorów ze zbiorami Biblioteki Katedry Systematyki i Geografii Roślin UJ w jedną wspólną Bibliotekę, dało szansę szybkiego rozwoju. Biblioteka Katedry w tym czasie liczyła 6334 tomy książek i czasopism oraz duży zbiór odbitek prac w liczbie około 20000 egzemplarzy. Prof. W. Szafer konsekwentnie dążył do stworzenia w Krakowie centralnej biblioteki botanicznej, zabiegając o środki na ten cel w Polskiej Akademii Nauk. Fundusze na zakup wydawnictw do Biblioteki i na wymianę były w Instytucie nieporównanie większe niż w Katedrze, stąd przyrost zbiorów był nieproporcjonalnie większy ze strony Instytutu. Równocześnie dynamicznie rozwijała się wymiana osiągając w latach 60-tych i 70-tych liczbę 450 kontrahentów zagranicznych w IB PAN i 150 w IB UJ. Wymiana stanowi nadal ważne źródło przychodów Biblioteki obok bieżących zakupów wydawnictw nowych oraz kompletnych księgozbiorów np. Jadwigi Wołoszyńskiej, Władysława Szafera, Tadeusza Wilczyńskiego, Bogumiła Pawłowskiego, Andrzeja Środonia, Marii Reyman i K. Kramera i in., które znacznie wzbogaciły zbiory Biblioteki.

W 2002 roku Biblioteka przeprowadziła się do nowego budynku, w którym na dwóch piętrach mieszczą się:  wypożyczalnia wraz z czytelnią i katalogami oraz nowoczesny magazyn zbiorów, wyposażony w szafy kompaktowe. W 2011 roku Biblioteka zyskała dodatkowe powierzchnie magazynowe oraz nowe pomieszczenie dla pracowników.