L'Arboreto nasce nel 1846 come Parco a fianco dell'Abbazia di Badia Prataglia che viene acquistata a titolo personale dai Lorena e trasformata in Villa - Fattoria. L'ispettore forestale boemo Karl Siemon, chiamato dal Granduca a gestire Foreste Casentinesi dal 1835, trasformerà e amplierà l'arboreto trasformandolo in un luogo di sperimentazione e acclimatazione di specie esotiche in vista dei rimboschimenti che si stavano realizzando nel crinale.
E' proprio in quegli anni, infatti, che avviene l'impianto della maggior parte delle specie forestali tutt'ora presenti nel parco. Nel 1914 la proprietà fu acquistata dallo Stato e da allora la gestione è del Corpo Forestale dello Stato, al quale sono state affidate tutte le riserve naturali e statali delle Foreste Casentinesi.
Tante delle piante messe a dimora dal Siemoni sono ancora oggi presenti nei tre ettari dell'Arboreto, il più antico d'Italia. Vi si possono incontrare 139 specie provenienti da numerosi paesi della fascia temperata come Stati Uniti, Messico, Cina, Medioriente... Tutti gli esemplari sono muniti di cartellino nel quale si indica il nome e la provenienza.
Alcune delle più interessanti sono le varietà di abeti, come quello spagnolo (Abies pinsabo Boiss) e quello greco (Abies Cephalonica Loud). Affascinante è anche la Criptomeria (Cryptomeria japonica) una pianta sacra del Giappone, dalla quale si ricava l'unico legno con cui è consentito costruire i templi scintoisti.
Nei locali della Villa-Fattoria dei Lorena, poi, negli anni Ottanta del Novecento il Corpo Forestale ha realizzato un Museo Forestale con stanze tematiche che raccontano di flora, fauna e sulla storia del lavoro forestale nel Parco Nazionale.
