L'Orto fu costituito nel 1803 in una piccola fascia di terreno retrostante il fabbricato storico dell'Università, già appartenuta al Collegio Gesuita di San Gerolamo. L'acquisto e la fondazione furono dovuti all'opera e all'interessamento del medico e botanico Domenico Viviani.

Per la connotazione culturale della città, prevalentemente mercantile e dedita ai traffici marittimi, il piccolo spazio dedicato fu inizialmente destinato a raccogliere soprattutto piante officinali, cioè medicinali. Alla direzione dell'Orto si successero studiosi di fama internazionale, come Giuseppe De Notaris, (soprattutto crittogamo) e Federico Delpino (soprattutto naturalista ed ecologo).

Delle sei serre presenti una ospita la collezione di felci, con, tra l'altro, esemplari monumentali di Cibotium e di Angiopteris; la seconda raccoglie numerosi esemplari di alberi (spesso fruttiferi tropicali) di alto fusto, come diverse specie di Ficus, Sterculia, banani, canna da zucchero, cacao, ecc.; la terza mostra le piante acquatiche tropicali, orchidee epifite, il pepe, la vaniglia, il caffè e altre. La serra della piante grasse ospita collezioni di Aloe, Euphorbia, Agave, un'altra ospita Cycadaceae, mentre l'ultima, seminterrata, è utilizzata per ricerche botaniche specifiche.

Ci sono all'aperto notevoli esemplari di cedri del Libano, cipressi e sequoie anche ultracentenari. Ad effetto della docenza di Rodolfo Pichi Sermolli, esperto a livello internazionale di Pteridofite, si coordinò la raccolta di un'enorme collezione di felci di tutti i continenti, anche arboree; tale collezione di esemplari viventi è ancora in gran parte presente. La sua grande collezione dei dati di archivio, e di "exiccata" (tipi e campioni botanici essiccati, rigorosamente erborizzati e catalogati) fu trasferita a Firenze in apposita locazione, presso la locale Università.