Fjellhagen ble opprettet i 1924 av botanikeren Thekla Resvoll i et samarbeid med NSB. Hun drev hagen sammen med NSBs gartnere fram til 1947. Da overtok Rolf Nordhagen fra universitetet i Oslo ansvaret. I 1965 tok Olav Gjærevoll initiativ til at fjellhagen skulle ligge under Vitenskapsmuseet i Trondheim. Noen år senere ble Kongsvoll biologiske stasjon opprettet og fjellhagen ble en del av ansvaret til den biologiske stasjonen. Den første bestyreren var Simen Bretten. Han tok i 1990 initiativ til at fjellhagen skulle flyttes fra stasjonen og opp til Fagerhaugen, like sør for fjellstua. I 2020 besluttet NTNU Vitenskapsmuseet at de ikke ville drive fjellhagen videre. Da ble det tatt et lokalt initiativ for videre drift. Venneforeningen Kongsvoll botaniske fjellhage ble opprettet, og foreningen har drevet hagen fra sommeren 2021.