El 1838, Charles Wilkes marxa a una missió d'exploració finançada pel Congrés per navegar al voltant del globus, coneguda com l'Expedició d'exploració dels Estats Units. Durant la seva expedició, Wilkes recull mostres vives i mortes de plantes al llarg del seu llarg viatge. Va tornar finalment el 1842 amb una col·lecció impressionant de plantes desconegudes als Estats Units. Les mostres assecades han estat el començament de la col·lecció que ara és coneguda sota el nom de "National Herbarium", que és mantinguda pel Smithsonian's Museu Nacional d'Història Natural. Les mostres vives i les llavors van ser disposades a l"Old Patent Office Museum greenhouse" i hi han restat fins a 1850. En aquest moment, es va crear un jardí botànic tot just davant el Capitoli que contenia tota la col·lecció. Va ser el 1933 que es va canviar a l'edifici actual, al sud-oest del Capitoli. Aquest edifici és vorejat pel carrer Maryland al nord, la First Street a l'est, l'Independence Avenue al sud i la Third Street a l'oest. Es va haver de tancar el jardí botànic per a renovacions importants l'1 de setembre de 1997. Va reobrir al públic l'11 de desembre de 2001. Durant el temps de les renovacions, la col·lecció va ser enviada a l"U.S. Botanic Garden Production Facility".